CN103012342B - 杂环化合物，发光元件，发光器件，电子器件和照明器件 - Google Patents

杂环化合物，发光元件，发光器件，电子器件和照明器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种发射蓝光的杂环化合物，该杂环化合物可由以下通式(G1)表示，本发明还提供使用以下通式(G1)表示的杂环化合物形成的发光元件、发光器件、电子器件和照明器件。使用通式(G1)表示的杂环化合物能够提供具有高发射效率的发光元件，还提供降低了功率消耗的发光器件、电子器件和照明器件。

Description

杂环化合物,发光元件,发光器件,电子器件和照明器件
本申请是申请日为2010年11月12日，申请号为201010553975.9，发明名称为“杂环化合物，发光元件，发光器件，电子器件和照明器件”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及杂环化合物。本发明还涉及使用该杂环化合物的发光元件，发光器件，电子器件和照明器件。
背景技术
近年来，对利用电致发光性(EL)的发光元件进行深入研究和开发。在这种发光元件的基础结构中，将包含发光物质的层插入一对电极之间。通过向该元件施加电压，可从发光物质获得光发射。
因为这种发光元件是自发光型，因此可以认为所述发光元件相对于液晶显示器具有像素能见度高，不需要背光等的优点，因此，被认为适合用作平板显示器元件。这种发光元件因能够形成薄而轻的元件而具有优势。此外，快速响应速度是这种元件的优势的特征之一。
此外，因为这种发光元件可以成形为薄膜形式，而能容易提供平面光发射，因此实现利用平面光发射的大面积元件。用白炽灯和LED代表的点光源或者荧光灯为代表的线光源很难获得这种特性。因此，这种发光元件能极有效用作可应用于照明等的表面光源。
利用电致发光性的发光元件可通过向插入一对电极之间的含发光物质的层中注入来自阴极电子和来自阳极的空穴进行驱动。从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在含发光物质的层中重新结合形成分子激发态。分子激发态释放能量回到基态。在能量以具有对应于可见光波长的光释放的情况，可以看到光发射。有机化合物的激发态可以是单重激发态和三重激发态，光发射可以是从任一激发态产生。
发光元件的发射波长由基态与激发态之间的能量差即能隙决定。因此，通过对产生光发射的分子结构进行适当选择或改性，可以获得任何颜色的光。当使用能够发射红、蓝和绿色光(是光的三种原色)的发光元件制造发光器件时，发光器件能够显示全色。
制造高性能全色发光器件需要红色、蓝色和绿色发光元件，并且这些发光元件具有良好的寿命、发射效率等。近来的材料研究已经获得了优异的红色和绿色发光元件特性。但是，对应蓝色发光元件还未获得足够的特性。例如，专利文献1和2报道了具有相对高的发射效率的发光元件。但是，为了实现高性能的全色显示，还需要更高的发射效率。
参考文献
[专利文献]
[专利文献1]国际公开WO2008/143229小册子
[专利文献2]国际公开WO2005/113531小册子
发明内容
本发明一个实施方式的目的是提供一种显示蓝光发射的新颖杂环化合物。本发明一个实施方式的另一个目的是提供具有高发射效率的发光元件。本发明的一个实施方式的另一个目的是提供发光器件、电子器件和照明器件，这些器件通过使用上述发光元件各自降低了功率消耗。
本发明的一个实施方式是具有以下通式(G1)表示的结构的杂环化合物：
Figure GDA0000464399460000031
在通式(G1)中，Ar1和Ar2独立地表示具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基，R1至R11独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基中的任一个，A表示由通式(S1)或(S2)表示的取代基。在通式(S1)和(S2)中，X表示氧或硫，R12至R18独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基中的任一个。
本发明的另一个实施方式是具有以下通式(G2-1)表示的结构的杂环化合物。
Figure GDA0000464399460000032
在通式(G2-1)中，Ar1和Ar2独立地表示具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基，X表示氧或硫，R1至R18独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基中的任一个。
本发明的另一个实施方式是具有以下通式(G3)表示的结构的杂环化合物。
Figure GDA0000464399460000041
在通式(G3)中，Ar1和Ar2独立地表示具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基，X表示氧或硫，R1至R7和R12至R18独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基中的任一个。
本发明的另一个实施方式是具有以下通式(G4)表示的结构的杂环化合物。
Figure GDA0000464399460000042
在通式(G4)中，Ar1和Ar2独立地表示具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基，X表示氧或硫。
作为本发明一个实施方式的杂环化合物，包括具有以上通式(G1)表示的结构的二苯并呋喃(dibenzofuran)衍生物和二苯并噻吩衍生物。因此，本发明的另一个实施方式是具有以下通式(100)表示的结构的二苯并呋喃衍生物。
Figure GDA0000464399460000043
本发明的另一个实施方式是具有以下结构式(300)表示的结构的二苯并噻吩衍生物
Figure GDA0000464399460000044
由通式(G1)、(G2-1)、(G3)和(G4)以及结构式(100)和(300)中任一个表示的上述为本发明实施方式的杂环化合物可以优选用作发光元件或有机器件如有机晶体管的材料。因此，包含上述杂环化合物的发光元件是本发明的一个实施方式。
本发明的另一个实施方式是具有包含上述杂环化合物的发光层的发光元件。本发明一个实施方式的杂环化合物显示蓝光发射和高发射效率，因此可优选用作用于发光元件的发光层的材料。
本发明的另一个实施方式是具有包含上述杂环化合物和发光物质的发光层的发光元件。本发明的一个实施方式的杂环化合物具有宽的能隙。因此，在发光元件中，当这种杂环化合物用作主体材料，发光层中的发光物质分散于该主体材料中时，这种杂环化合物实现高发射效率。特别是，当杂环化合物用作发射蓝光的物质的主体材料时，可提供具有高发射效率的蓝光发射元件。
本发明的另一个实施方式是在一对电极之间至少具有发光层和空穴传输层的发光元件，其中，空穴传输层包含上述杂环化合物。因为本发明一个实施方式的杂环化合物具有高空穴传输性质，因此优选这种杂环化合物作为空穴传输层的材料。
因为按照上述获得的本发明一个实施方式的发光元件比能实现高发射效率，因此使用这种发光元件的发光器件(例如图像显示装置)可以实现低功率消耗。因此，使用上述发光元件的发光器件是本发明的一个实施方式。此外，使用电子发光器件的电子器件和照明器件也是本发明的实施方式。
在本说明书中的发光器件包括使用发光元件的图像显示器和以下器件：包含发光元件的模块，其中加入了如各向异性导电膜、带式自动结合(TAB)带或卷带式封装(TCP)的连接器；在其端部具有TAB带或者提供有印刷线路板的TCP的模块；以及具有采用玻璃上芯片(COG)法直接安装在发光元件上的集成电路(IC)的模块。此外，还包括用于照明器件等的发光器件。
本发明的一个实施方式可以提供显示蓝光发射的新颖杂环化合物。此外，本发明一个实施方式的杂环化合物具有高发射效率。因此，提供使用本发明一个实施方式的杂环化合物，发光元件可以具有高发射效率。此外，使用本发明一个实施方式的杂环化合物能够制造降低了功率消耗的发光器件、电子器件和照明器件。
附图说明
图1A和1B各自显示本发明一个实施方式的发光元件。
图2A和2B各自显示本发明一个实施方式的发光元件。
图3A和3B各自显示本发明一个实施方式的发光器件。
图4A和4B各自显示本发明一个实施方式的发光器件。
图5A-5D各自显示本发明一个实施方式的电子器件。
图6显示按照本发明的一个实施方式的照明器件。
图7显示按照本发明的一个实施方式的照明器件。
图8显示按照本发明的一个实施方式的照明器件。
图9A和9B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃的1H NMR谱图。
图10A和10B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃的甲苯溶液的吸收光谱和发射光谱。
图11A和11B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃薄膜的吸收光谱和发射光谱。
图12A和12B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃的CV测量结果。
图13A和13B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并噻吩的1H NMR谱图。
图14A和14B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并噻吩的甲苯溶液的吸收光谱和发射光谱。
图15A和15B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并噻吩薄膜的吸收光谱和发射光谱。
图16A和16B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并噻吩的CV测量结果。
图17显示发光元件1和参比发光元件1的亮度与电流效率的特性图。
图18显示发光元件1和参比发光元件1的电压与亮度的特性图。
图19显示发光元件1和参比发光元件1的亮度与外量子效率的特性图。
图20显示发光元件1和参比发光元件1的发射光谱。
图21显示发光元件1和参比发光元件1的可靠性测试的结果。
图22显示发光元件2和参比发光元件2的亮度与电流效率的特性图。
图23显示发光元件2和参比发光元件2的电压与亮度的特性图。
图24显示发光元件2和参比发光元件2的亮度与外量子效率的特性图。
图25显示发光元件2和参比发光元件2的发射光谱。
图26显示发光元件2和参比发光元件2的可靠性测试的结果。
图27显示发光元件3的亮度与电流效率的特性图。
图28显示发光元件3的电压与亮度的特性图。
图29显示发光元件3的亮度与外量子效率的特性图。
图30显示发光元件3的发射光谱。
图31显示发光元件3的可靠性测试结果。
图32显示发光元件4的亮度与电流效率的特性图。
图33显示发光元件4的电压与亮度的特性图。
图34显示发光元件4的亮度与外量子效率的特性图。
图35显示发光元件4的发射光谱。
图36显示发光元件4的可靠性测试结果。
图37A和37B各自显示示例的发光元件。
图38A和38B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃的1H NMR谱图。
图39A和39B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃的甲苯溶液的吸收光谱和发射光谱。
图40A和40B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃薄膜的吸收光谱和发射光谱。
图41A和41B显示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃的CV测量结果。
图42显示发光元件5的亮度与电流效率的特性图。
图43显示发光元件5的电压与亮度的特性图。
图44显示发光元件5的亮度与外量子效率的特性图。
图45显示发光元件5的发射光谱。
图46显示发光元件5的可靠性测试结果。
图47A和47B显示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃的1H NMR谱图。
图48A和48B显示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃的甲苯溶液的吸收光谱和发射光谱。
图49A和49B显示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃薄膜的吸收光谱和发射光谱。
图50A和50B显示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃的CV测量结果。
图51显示发光元件6的亮度与电流效率的特性图。
图52显示发光元件6的电压与亮度的特性图。
图53显示发光元件6的亮度与外量子效率的特性图。
图54显示发光元件6的发射光谱。
具体实施方式
参考附图描述本发明的实施方式。应注意，本发明不限于以下说明，本领域技术人员可以很容易地理解，在不背离本发明目的和范围的前提下可以进行各种变动和改进。因此,本发明不限于以下在实施方式中的描述。
(实施方式1)
在实施方式1中，描述本发明一个实施方式的杂环化合物。
本发明的一个实施方式是由通式(G1)表示的杂环化合物。
Figure GDA0000464399460000081
在通式(G1)中，Ar1和Ar2独立地表示具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基，R1至R11独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基中的任一个，A表示由通式(S1)或(S2)表示的取代基。在通式(S1)和(S2)中，X表示氧或硫，R12至R18独立地表示氢、具有1-4个碳原子的烷基、具有6-13个碳原子的取代或未取代的芳基中的任一个。应注意，在本说明书中，芳基中的碳原子指可形成主骨架的环的碳原子，不包括与主骨架相连的取代基中的碳原子。
本发明的另一个实施方式是通式(G1)中的A是通式(S1)表示的取代基的杂环化合物(G2-1)。
Figure GDA0000464399460000091
本发明一个实施方式的杂环化合物(G3)因为容易合成而被优选，该化合物是通式(G2-1)中的R8至R11各自被氢取代的杂环化合物。
Figure GDA0000464399460000092
本发明一个实施方式的杂环化合物(G4)因为容易合成而被优选，该化合物是通式(G2-1)中的R1至R18各自被氢取代的杂环化合物。
Figure GDA0000464399460000093
本发明的另一个实施方式是通式(G1)中的A是通式(S2)表示的取代基的杂环化合物(G2-2)。
Figure GDA0000464399460000094
作为通式(G1)中Ar1和Ar2的具体结构，有以下结构式(1-1)至(1-16)表示的取代基。
作为通式(G1)中R1至R11的具体结构，除了上面结构式(1-1)至(1-16)外有结构式(2-1)至(2-9)表示的取代基。
Figure GDA0000464399460000102
作为通式(S1)和(S2)中的R12至R18的具体结构，有上述结构式(1-1)至(1-16)和(2-1)至(2-9)的取代基。
由通式(G1)表示的杂环化合物的具体例子包括但不限于：结构式(100)至(203)表示的二苯并呋喃衍生物和结构式(300)至(400)表示的二苯并噻吩衍生物。
Figure GDA0000464399460000111
Figure GDA0000464399460000121
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Figure GDA0000464399460000411
Figure GDA0000464399460000421
Figure GDA0000464399460000441
各种反应可以应用于本发明一个实施方式的杂环化合物的合成方法。例如，下面描述的合成反应能够合成本发明一个实施方式中由通式(G1)表示的杂环化合物。合成方法1是合成本发明一个实施方式的杂环化合物(G2-1)的方法，该化合物是通式(G1)中的A是通式(S1)表示的取代基的杂环化合物。合成方法2是合成本发明一个实施方式的杂环化合物(G2-2)的方法，该化合物是通式(G1)中的A是通式(S2)表示的取代基的杂环化合物。应注意，为本发明的一个实施方式的杂环化合物的合成方法不限于以下描述的合成方法。
<由通式(G1)表示的杂环化合物的合成方法1>
首先，在下面示出合成方案(A-1)。
按照合成方案(A-1)可以合成本发明一个实施方式的杂环化合物(G2-1)。具体地，按照Suzuki-Miyaura反应使用钯催化剂，使蒽衍生物的卤素化合物(化合物A)与二苯并呋喃衍生物或二苯并噻吩衍生物的有机硼化合物(化合物B1)偶合，因此提供在本实施方式中所述的杂环化合物(化合物G2-1)。
在合成方案(A-1)中，X表示氧或硫。在合成方案(A-1)中，D表示卤素。作为卤素，优选碘或溴。
在合成方案(A-1)中，R101和R102独立地表示氢或有1-6个碳原子的烷基，它们相互可以相同或不同，并可以相互结合形成环。
可用于合成方案(A-1)的钯催化剂的例子包括乙酸钯(II)、四(三苯基膦)钯(0)等。可用于合成方案(A-1)的钯催化剂的配体的例子包括：三(邻-甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。
可用于合成方案(A-1)的碱的例子包括有机碱例如叔丁醇钠，无机碱例如碳酸钾等。
可用于合成方案(A-1)的溶剂的例子包括：甲苯和水的混合溶剂；甲苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；二甲苯和水的混合溶剂；二甲苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；苯和水的混合溶剂；苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；醚如1,2-二甲氧基乙烷和水的混合溶剂等。更优选使用甲苯和水的混合溶剂，或者甲苯、乙醇和水的混合溶剂。
因此，可以合成本实施方式的杂环化合物。
<由通式(G1)表示的杂环化合物的合成方法2>
首先，在下面示出合成方案(B-1)。
Figure GDA0000464399460000461
按照合成方案(B-1)可以合成本发明一个实施方式的杂环化合物(G2-2)。具体地，按照Suzuki-Miyaura反应使用钯催化剂，使蒽衍生物的卤素化合物(化合物A)与二苯并呋喃衍生物或二苯并噻吩衍生物的有机硼化合物(化合物B2)偶合，因此提供在本实施方式中所述的杂环化合物(化合物G2-2)。
在合成方案(B-1)中，X表示氧或硫。在合成方案(B-1)中，D表示卤素。作为卤素，优选碘或溴。
在合成方案(B-1)中，R101和R102独立地表示氢或有1-6个碳原子的烷基，它们相互可以相同或不同，并可以相互结合形成环。
可用于合成方案(B-1)的钯催化剂的例子包括乙酸钯(II)、四(三苯基膦)钯(0)等。可用于合成方案(B-1)的钯催化剂配体的例子包括：三(邻-甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。
可用于合成方案(B-1)的碱的例子包括有机碱例如叔丁醇钠，无机碱例如碳酸钾等。
可用于合成方案(B-1)的溶剂的例子包括：甲苯和水的混合溶剂；甲苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；二甲苯和水的混合溶剂；二甲苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；苯和水的混合溶剂；苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；醚如1,2-二甲氧基乙烷和水的混合溶剂等。更优选使用甲苯和水的混合溶剂，或者甲苯、乙醇和水的混合溶剂。
因此，可以合成本实施方式的杂环化合物。
本实施方式的杂环化合物发射蓝光并具有空穴传输性质。本实施方式的杂环化合物还显示高发射效率。因此，使用本实施方式的杂环化合物用于发光元件，该发光元件可显示高发射效率。此外，使用本实施方式的杂环化合物可以提供各自都降低功率消耗的发光器件、电子器件和照明器件。
(实施方式2)
在实施方式2中，将参见图1A和1B描述一种发光元件，该发光元件中使用本发明一个实施方式的杂环化合物用于EL层。
在本实施方式的发光元件中，至少具有发光层的EL层插入在一对电极之间。EL层除了具有发光层外还可具有多个层。所述多个层是包含具有高载流子注入性质的物质和具有高载流子传输性质的物质的多个层的组合。将这些层层叠，使发光区域形成在远离电极的区域，即，载流子在远离电极的区域中重新结合。在本说明书中，包含具有高载流子注入性质的物质或具有高载流子传输性质的物质的层也称作功能层，具有例如注入或传输空穴的功能。作为功能层，可以使用空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层等。
在图1A所示的本实施方式的发光元件中，EL层102具有发光层113，该EL层102在一对电极，即第一电极101和第二电极103之间。EL层102包括空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114和电子注入层115。图1A所示的发光元件包括：形成在基板100上的第一电极101；按照以下顺序形成在第一电极101上的空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114和电子注入层115；和形成在电子注入层115上的第二电极103。应注意，在本实施方式所述的发光元件中，第一电极101功能是作为阳极，第二电极103的功能是作为阴极。
基板100用作发光元件的支承。例如，可以使用玻璃、石英、塑料等作为基板100。或者，可以使用挠性基板。挠性基板是可以弯曲的基板，例如由聚碳酸酯、聚丙烯酸酯或者聚醚砜制成的塑料基板。或者，可以使用薄膜(由聚丙烯、聚酯、乙烯基材料、聚氟乙烯、氯乙烯等构成)、通过蒸发形成的无机薄膜等。应注意，可以使用除玻璃和塑料外的其他材料，只要这些材料具有作为发光元件的支承的功能。
对第一电极101，优选使用金属、合金或导电化合物或它们的混合物，或者具有高功函(具体地，大于或等于4.0eV)的物质。具体例子包括：氧化铟锡(ITO)、含硅或氧化硅的氧化铟锡、氧化铟锌(IZO)、含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等。这些导电金属氧化物的薄膜通常采用溅射方法形成；但是也可以采用溶胶-凝胶法等。例如，氧化铟-氧化锌(IZO)可采用溅射方法使用在氧化铟中加入1-20重量％氧化锌的靶形成。IWZO可以采用溅射方法使用在氧化铟中加入0.5-5重量％氧化钨和0.1-1重量％氧化锌的靶形成。此外，有金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、金属氮化物材料(如氮化钛)等。
应注意，在EL层102中，当该层与复合材料形成的第一电极101接触时，所述复合材料使用有机化合物和下面描述的电子受体(受体)混合形成，可以使用金属、合金、导电化合物、它们的混合物的任何材料形成该第一电极101，而不考虑功函。例如，可以使用铝(Al),银(Ag),含铝合金(如Al-Si)等。
形成在第一电极101之上的EL层102至少包括发光层113，EL层102的一部分是使用本发明一个实施方式的杂环化合物形成的。对该部分EL层102，可以使用已知物质，可以使用低分子化合物或高分子化合物。应注意，用于形成EL层102的物质不仅只有有机化合物形成的结构，而且具有部分含有无机化合物的结构。
如图1A和1B所示，EL层102可通过适当叠加空穴注入层111、空穴传输层112、电子传输层114、电子注入层115等的组合以及发光层113的方式形成。
空穴注入层111包含具有高空穴注入性质的物质。作为具有高空穴注入性质的物质，例如可以使用：金属氧化物，如氧化钼、氧化钛、氧化钒、氧化铼、氧化钌、氧化铬、氧化锆、氧化铪、氧化钽、氧化银、氧化钨和氧化锰。或者可以使用酞菁基化合物如酞菁(缩写：H2Pc)或酞菁铜(II)(缩写：CuPc)或酞菁氧钒(缩写：VOPc)。
此外，作为低分子有机化合物的例子有：芳族胺化合物如4,4',4''-三(N,N-二苯基氨基)三苯基胺(缩写：TDATA)、4,4',4''-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(缩写：MTDATA)、4,4'-二[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：DPAB)、4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(缩写：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(缩写：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCA1)、3,6-二[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCA2)和3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCN1)等。
此外，或者可以使用任一种高分子化合物(例如，低聚物、枝状聚合物或聚合物)。高分子化合物的例子包括：聚(N-乙烯基咔唑)(缩写：PVK)、聚(4-乙烯基三苯基胺)(缩写：PVTPA)、聚[N-(4-{N′-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N′-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](缩写：PTPDMA)或聚[N,N′-二(4-丁基苯基)-N,N′-二(苯基)联苯胺](缩写：Poly-TPD)等。或者，其中加入酸的高分子化合物，例如，聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。
对空穴注入层111，可以使用将有机化合物与电子受体(受体)混合形成的复合材料。这种复合材料因为能通过电子受体在有机化合物中产生空穴而具有优异的空穴注入性质和空穴传输性质。在这种情况，有机化合物优选是在传输产生的空穴方面性能优异的材料(具有高空穴传输性质的物质)。
作为用于复合材料的有机化合物，可以使用各种化合物，例如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳烃和高分子化合物(例如，低聚物、枝状聚合物或聚合物)。用于所述复合材料的有机化合物优选是具有高空穴传输性质的有机化合物。具体地，优选使用空穴迁移率大于或等于10-6cm2/V的物质。应注意，可以使用上述物质外的其他物质，只要这些物质是空穴传输性质大于电子传输性质的物质。可以用于复合材料的有机化合物的具体例子如下。
例如，作为可以用于复合材料的有机化合物，有：芳族胺化合物如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：NPB或α-NPD)和N,N′-二(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺(缩写：TPD)；和咔唑衍生物如4,4'-二(N-咔唑基)联苯(缩写：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(缩写：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基-]9H-咔唑(缩写：CzPA)和1,4-二[4-(N-咔唑基)苯基-2,3,5,6-四苯基苯。
或者，可以使用以下任意一种芳烃化合物：2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(缩写：DPPA)、2-叔丁基-9,10-二(4-苯基苯基)蒽(缩写：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、9,10-二苯基蒽(缩写：DPAnth),2-叔丁基蒽(缩写：t-BuAnth),9,10-二(4-甲基-1-萘基)蒽(缩写：DMNA)、9,10-二[2-(1-萘基)苯基)-2-叔丁基蒽、9,10-二[2-(1-萘基)苯基]蒽和2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽。
或者，可以使用以下任意一种芳烃化合物：2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9′-联蒽、10,10′-二苯基-9,9′-联蒽、10,10'-二(2-苯基苯基)-9,9′-联蒽、10,10′-二[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9′-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝、并五苯、蒄、4,4′-二(2,2-二苯基乙烯基)联苯(缩写：DPVBi)和9,10-二[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(缩写：DPVPA)等。
作为电子受体，有有机化合物，例如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉并二甲烷(缩写：F4-TCNQ)和氯醌，以及过渡金属氧化物。此外，还有周期表第4-8族的金属的氧化物。具体来说，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼，这是因为它们具有高电子接受性质。其中，尤其优选氧化钼，因为氧化钼在空气中的稳定性以及其吸湿性低，容易进行处理。
应注意，对空穴注入层111，可以使用由上述高分子化合物例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD与上述电子受体形成的复合材料。
空穴传输层112包含具有高空穴传输性质的物质。实施方式1中所述的本发明一个实施方式的杂环化合物具有优异的空穴传输性质，因此能优选用于空穴传输层112。
作为具有高空穴传输性质物质，可以使用芳族胺化合物，例如NPB、TPD、4,4′-二[N-(9,9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：DFLDPBi)或4,4′-二[N-(螺-9,9′-二芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：BSPB)。在此所述的物质主要是空穴迁移率大于或等于10-6cm2/V的那些物质。应注意，可以使用上述物质外的其他物质，只要这些物质是空穴传输性质大于其电子传输性质的物质。包含具有高空穴传输性质的物质的层不限于单层，可以使用将含上述物质的两层或更多个层叠加形成的叠层。
或者，对于空穴传输层112,可以使用高分子化合物，例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD。
发光层113包含发光物质。作为发光物质，除了在实施方式1所述的本发明实施方式的杂环化合物外，可以使用例如显示荧光的荧光化合物或显示磷光的磷光化合物。
可用于发光层113的磷光化合物如下。用于蓝光发射的材料的例子包括：N,N′-二[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N′-二苯基茋-4,4′-二胺(缩写：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(缩写：YGAPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBAPA)等。此外，发射绿光的材料的例子包括：N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(缩写：2PCAPA)、N-[9,10-二(1,1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(缩写：2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N′,N′-三苯基-1,4-亚苯基二胺(缩写：2DPAPA)、N-[9,10-二(1,1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,N′,N′-三苯基-1,4-亚苯基二胺(缩写：2DPABPhA)、N-[9,10-二(1,1′-联苯-2-基)]-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(缩写：2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(缩写：DPhAPhA)等。用于黄光发射的材料的例子包括：红荧烯、5,12-二(1,1′-联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯(缩写：BPT)等。此外，用于红光发射的材料的例子包括：N,N,N′,N′-四(4-甲基苯基)并四苯-5,11-二胺(缩写：p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N′,N′-四(4-甲基苯基)苊并(acenaphtho)[1,2-a]荧蒽-3,10-二胺(缩写：p-mPhAFD)等。
此外，可用于发光层113的磷光化合物如下。用于蓝光发射的材料的例子包括：四(1-吡唑基)硼酸二[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶-N,C2′]铱(III)(缩写：FIr6)、吡啶甲酸二[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶-N,C2′]铱(III)(缩写：FIrpic)、吡啶甲酸二{2-[3′,5′-二(三氟甲基)苯基]吡啶-N,C2′}铱(III)(缩写：Ir(CF3ppy)2(pic))、乙酰丙酮化二[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶-N,C2′]铱(III)(缩写：Fir(acac))等。用于绿光发射的材料的例子包括：三(2-苯基吡啶-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(ppy)3)、乙酰丙酮化二(2-苯基吡啶-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(ppy)2(acac))、乙酰丙酮化二(1,2-二苯基-1H-苯并咪唑)铱(III)(缩写：Ir(pbi)2(acac))、乙酰丙酮化二(苯并[h]喹啉)铱(III)(缩写：Ir(bzq)2(acac))等。用于黄光发射的材料的例子包括：乙酰丙酮化二(2,4-二苯基-1,3-
Figure GDA0000464399460000511
唑-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(dpo)2(acac))、乙酰丙酮化二[2-(4′-(五氟苯基苯基)吡啶]铱(III)(缩写：Ir(p-PF-ph)2(acac))、乙酰丙酮化二(2-苯基苯并噻唑-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(bt)2(acac))等。用于橙色光发射的材料的例子包括：三(2-苯基喹啉-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(pq)3)、乙酰丙酮化二(2-苯基喹啉-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(pq)2(acac))等。用于红光发射的材料的例子包括：有机金属配合物，例如，乙酰丙酮化二[2-(2′-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3′)铱(III)(缩写：Ir(btp)2(acac))、乙酰丙酮化二(1-苯基异喹啉-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(piq)2(acac)、(乙酰丙酮化)二[2,3-二(4-氟苯基)喹喔啉]铱(III)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))和2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟酚铂(II)(缩写：PtOEP)。此外，因为通过例如以下的稀土金属配合物可获得由稀土金属离子发射光(在不同多重性之间的电子传输)：三(乙酰丙酮化)(单菲咯啉)铽(III)(缩写：Tb(acac)3(Phen))、三(1,3-二苯基-1,3-丙二酸(propanedionato))(单菲咯啉)铕(III)(缩写：Eu(DBM)3(Phen))和三[1-(2-噻吩甲酰基)-3,3,3-三氟乙酸](单菲咯啉)铕(III)(缩写：Eu(TTA)3(Phen))，这类稀土金属配合物可以用作磷光化合物。
应注意，发光层113可具有将上述任一种发光物质(客体材料)分散在另一种物质(主体材料)中的结构。通过使用本发明一个实施方式的杂环化合物用于发光层113，发光层113可以是具有高空穴传输性质的发光层。在发光层113中，在实施方式1中描述的本发明一个实施方式的杂环化合物可以用作主体材料，将发光物质的客体材料分散在实施方式1的杂环化合物中；按照这种方式，能够由客体材料获得光发射。
当本发明的一个实施方式的杂环化合物用作主体材料(是将不同于该主体材料的发光物质分散在其中的物质)时，可获得发光物质的发射色。还可以获得由本发明一个实施方式的杂环化合物的发射色与分散在该杂环化合物中的发光物质的发射色的混合色。
作为用于分散发光物质的物质，除实施方式1中所述本发明一个实施方式的杂环化合物外，可以使用各种其他物质。优选使用其最低未占分子轨道(LUMO)能级高于发光物质且最高已占分子轨道(HOMO)能级低于发光物质的物质。
作为用于分散发光物质的物质，具体地，可以使用任一种以下除了作为对本发明一个实施方式的杂环化合物的另一选择：金属配合物例如：三(8-羟基喹啉)铝(III)(缩写：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(缩写：Almq3)、二(10-羟基苯并[h]羟基喹啉)铍(II)(缩写：BeBq2)、二(2-甲基-8羟基喹啉)(4-苯基酚酸)铝(III)(缩写：BAlq)、二(8-羟基喹啉)锌(II)(缩写：Znq)、二[2-(2-苯并
Figure GDA0000464399460000531
唑基)酚酸]锌(II)(缩写：ZnPBO)和二[2-(2-苯并噻唑基)酚酸]锌(II)(缩写：ZnBTZ)；杂环化合物例如，2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure GDA0000464399460000532
二唑(缩写：PBD)、1,3-二[5-(对-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure GDA0000464399460000533
二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(缩写：TAZ)、2,2′,2′′-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(缩写：TPBI)、红菲绕啉(bathophenanthroline)(缩写：BPhen)和浴铜灵(bathocuproine)(BCP)；稠合芳族化合物如9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写：DPCzPA)、9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(缩写：DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：t-BuDNA)、9,9′-联蒽(缩写：BANT)、9,9′-(茋-3,3′-二基)二菲(缩写：DPNS)、9,9′-(茋04,4′-二基)二菲(缩写：DPNS2)、3,3′,3′′-(苯-1,3,5-三基)三芘(缩写：TPB3)、9,10-二苯基蒽(缩写：DPAnth)和6,12-二甲氧基-5,11-二苯基
Figure GDA0000464399460000534
芳族胺化合物，例如，N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(缩写：CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(缩写：DPhPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(缩写：PCAPA)、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(缩写：PCAPBA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(缩写：2PCAPA)、NPB(或α-NPD)、TPD,DFLDPBi和BSPB等。
作为用于分散发光物质(客体材料)的物质(主体材料)，可以使用各种物质。
作为发光物质，还可以使用高分子化合物。具体地，用于蓝光发射的材料的例子包括：聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)(缩写：PFO)、[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-(2,5-二甲氧基苯-1,4-二基)]共聚物(缩写：PF-DMOP)、{(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-[N,N′-二-(对-丁基苯基)-1,4-二胺苯]}(缩写：TAB-PFH)等。此外，用于绿光发射的材料的例子包括：聚(对亚苯基亚乙烯基)(缩写：PPV)、[(9,9-二己基芴-2,7-二基)-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,7-二基)交替共聚物](缩写：PFBT)、[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基亚芴基(fluorenylene))-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基)交替共聚物等。此外，用于橙光至红光发射的材料的例子包括：聚[2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](缩写：MEH-PPV)、聚(3-丁基噻吩-2,5-二基)(缩写：R4-PAT)、{[9,9-二己基-2,7-二(1-氰基亚乙烯基)亚芴基]-[2,5-二(N,N′-二苯基氨基)-1,4-亚苯基]}交替共聚物、{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-二(1-氰基亚乙烯基亚苯基)]-[2,5-二(N,N′-二苯基氨基)-1,4-亚苯基]}交替共聚物(缩写：CN-PPV-DPD)等。
电子传输层114，其包含具有高电子传输性质的物质。电子传输层114使用例如具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属配合物形成，例如三(8-羟基喹啉)铝(缩写：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写：Almq3)、二(10-羟基苯并[h]-喹啉)铍(缩写：BeBq2)或二(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基酚酸)铝(缩写：BAlq)。或者可以使用包含噁唑基或噻唑基配体的金属配合物等，例如二[2-(2-羟基苯基)苯并噁唑合]锌(缩写:Zn(BOX)2)或二[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑合]锌(缩写:Zn(BTZ)2)。还可以使用金属配合物外的其他化合物：2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(缩写：PBD)、1,3-二[5-(对-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(缩写：TAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)、浴铜灵(缩写：BCP)等。在此所述的物质主要是电子迁移率大于或等于10-6cm2/V的那些物质。此外，电子传输层不限于单层，可以使用将含上述物质的两层或更多个层叠加形成的叠层。
电子注入层115包含具有高电子注入性质的物质。对电子注入层115，可以使用碱金属、碱土金属或者它们的化合物，例如锂(Li)、铯(Cs)、钙(Ca)、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)或者氧化锂(LiOx)。或者，可以使用稀土金属化合物如氟化铒(ErF3)。或者，还可以使用所述物质用于形成电子传输层114。
或者，可以使用将有机化合物与电子给体(给体)混合形成的复合材料用于电子注入层115。这种复合材料因为能通过电子给体在有机化合物中产生电子而具有优异的电子注入性质和电子传输性质。在这种情况，有机化合物优选是在传输产生的电子方面性能优异的材料。具体地，例如，可以使用上面所述物质形成电子传输层114(如，金属配合物和杂芳族化合物)。作为电子给体，可使用对有机化合物显示电子给体性质的物质。具体地，优选碱金属、碱土金属和稀土金属，有Li、Cs、镁(Mg)、Ca、铒(Er)、镱(Yb)等。此外，有碱金属氧化物或碱土金属氧化物，例如氧化锂、氧化钙、氧化钡等。或者可以使用路易斯碱如氧化镁。或者可以使用有机化合物如四硫富瓦烯(缩写：TTF)。
应注意，上述各空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114和电子注入层115可采用如蒸发法(包括真空蒸发法)、喷墨法或涂覆法形成。
当第二电极103用作为阳极时，该电极可使用金属、合金、导电化合物以及它们的混合物，或具有低功函(优选，功函小于或等于3.8eV)的材料形成。具体地，除了周期表第1族或第2族的元素,即碱金属，例如Li或Cs,碱土金属，例如镁(Mg),钙(Ca)或锶(Sr)，可以使用Al、Ag等，以及它们的合金(MgAg或AlLi);稀土金属，例如铕(Eu)或镱(Yb);上述金属的合金等等。
应注意，在EL层102中，与第二电极103接触形成的层是由复合材料形成时，可以使用各种导电材料如Al、Ag、ITO、含硅或氧化硅的氧化铟锡，而不考虑功函，所述复合材料是上面所述的有机化合物与电子给体(给体)混合形成。
应注意，第二电极103可以采用真空蒸发法或溅射法形成。或者，在使用银糊等的情况，可以采用涂覆法、喷墨法等。
在本实施方式的上述发光元件中，因为在第一电极101和第二电极103之间产生的电势差以及在EL层102中空穴和电子重新结合，导致产生电流，从而发光。然后发射的光通过第一电极101和第二电极103中的一者或者两者被提取(extracte out)。因此，第一电极101和第二电极103中的一者或两者是具有透射可见光性质的电极。
此外，在第一电极101和第二电极103之间的层结构不限于上述结构。可以采用不同于上述的结构，只要在远离第一电极101和第二电极103的部分中具有空穴和电子重新结合的发光区，以防止发光区接近金属而产生的猝灭。
也就是说，对所述层的层状结构没有特别的限制，使用高电子传输性质的物质、高空穴传输性质的物质、高电子注入性质的物质和具有高空穴注入性质的物质、双极物质(具有高电子传输性质和高空穴传输性质的物质)、空穴阻挡物质等可以自由与发光层组合，所述发光层包含实施方式1中所述的杂环化合物。
在图1B所示的发光元件中，EL层102设置在基板100上的第一电极101和第二电极103之间。EL层102包括空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114和电子注入层115。图1B所示的发光元件包括：在基板100上用作阴极的第二电极103；电子注入层115，电子传输层114，发光层113，空穴传输层112和空穴注入层111，这些层按照上述顺序层叠在第二电极103上；以及在空穴注入层111之上作为阳极的第一电极101。
下面具体描述形成发光元件的方法。
本实施方式的发光元件具有将EL层插在一对电极之间的结构。EL层至少具有发光层，并使用实施方式1中所述的杂环化合物形成。此外，EL层除了包括发光层外还包括功能层(如，空穴注入层、空穴传输层、电子传输层或电子注入层)。各电极(第一电极或第二电极)、发光层和各功能层可以采用湿法或者干法形成，所述湿法例如有滴液排放法(喷墨法)、旋涂法或印刷法，干法例如有真空蒸发法、CVD法或溅射法。湿法能够采用简单的装置和方法在常压下进行，因此具有简化工艺和提高生产率的效应。与湿法不同，干法不需要将材料溶解，能够使用在溶液中低溶解度的材料，因此扩大材料的选择范围。
发光元件中包含的所有薄膜都可以采用湿法形成。在这种情况，发光元件可以只用湿法要求的设备制造。或者，形成层叠的层至形成发光层可以采用湿法进行，而功能层、滴液电极、以及堆叠在发光层上的各层可采用干法形成。或者，在形成发光层之前采用干法形成第二电极和功能层，而发光层、堆叠在其上的功能层以及第一电极可以采用湿法形成。不必说，本实施方式不不限于此，可以根据使用的材料、必需的膜厚度和界面状态，适当选择湿法或干法形成发光元件。
在本实施方式中，可以在玻璃、塑料等构成的基板上制造发光元件。通过在一个基板上形成多个所述发光元件，可以制造无源矩阵发光器件。或者，在由玻璃、塑料等形成的基板上形成例如薄膜晶体管(TFT)，在与TFT电连接的电极上可以制造发光元件；因此，制造有源矩阵发光器件，该器件中TFT控制发光元件的驱动。应注意，对TFT的结构没有特别的限制。可以使用交错TFT(staggered TFT)或反转交错TFT。此外，对用于TFT的半导体薄膜的结晶度没有特别的限制；可以使用无定形半导体或者晶体半导体。在TFT基板上形成的驱动电路可以同时使用n-沟道(channel)TFT和p-沟道TFT或者只使用n-沟道TFT或p-沟道TFT形成。
实施方式1中所述的本发明一个实施方式的杂环化合物具有高空穴传输性质和高发射效率。因此，使用在实施方式1所述的杂环化合物用于发光元件，该发光元件可显示高发射效率。
因为按照上述获得的本发明一个实施方式的发光元件能实现高发射效率，因此使用这种发光元件的发光器件(例如图像显示装置)可以实现低功率消耗。
应注意，通过使用在本实施方式中所述的发光元件，可以制造无源矩阵发光器件或有源矩阵发光器件，这些器件中通过TFT控制发光元件的驱动。
在本实施方式中，所述结构可以与其他实施方式的结构适当组合。
(实施方式3)
参见图2A和2B，描述在实施方式3中，具有多个层叠的发光元件的结构的发光元件的模式。所述发光元件是在第一电极和第二电极之间包含多个发光单元的发光元件。
在图2A中，在第一电极301和第二电极303之间第一发光单元311和第二发光单元312层叠在一起。在此实施方式中，第一电极301作为阳极，第二电极303作为阴极。所述第一电极301和第二电极303可以与实施方式2中的电极相同。第一发光单元311和第二发光单元312相互可以相同或不同，与实施方式2中所述的相同。
此外，在第一发光单元311和第二发光单元312之间有电荷产生层313。电荷产生层313的作用是，通过向第一电极301和第二电极303之间施加电压，将电子注入一个发光单元，将空穴注入另一个发光单元。在该实施方式中，向第一电极301施加电压，使得其电势高于第二电极303，电荷产生层313将电子注入第一发光单元311，将空穴注入第二发光单元312。
应注意，电荷产生层313优选在光提取效率方面具有透射可见光的性质。此外，电荷产生层313即使在其电导率小于第一电极301或第二电极303时仍发挥作用。
电荷产生层313可具有包含高空穴传输性质的有机化合物和电子受体的结构，或者包含高电子传输性质的有机化合物和电子给体的结构。或者，可以将这些结构层叠。
在电荷产生层313含有电子受体，具有高空穴传输性质的有机化合物的情况，作为具有高空穴传输性质的有机化合物，可以使用例如本发明一个实施方式的杂环化合物、芳族胺化合物例如NPB、TPD、TDATA、MTDATA或4,4′-二[N-(螺-9,9′-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：BSPB)等。在此所述的物质主要是空穴迁移率大于或等于10-6cm2/V的那些物质。应注意，可以使用上述物质外的其他物质，只要这些物质是空穴传输性质大于电子传输性质的有机化合物。
此外，可使用7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉并二甲烷(缩写：F4-TCNQ)、氯醌等作为电子给体。此外，给出过渡金属氧化物。此外，可以使用属于周期表第4至第8族的金属的氧化物。具体来说，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼，这是因为它们具有高电子接受性质。这些金属氧化物中，优选氧化钼，因为氧化钼在空气中的稳定性以及其吸湿性低，容易进行处理。
另一方面，在电荷产生层313包含电子给体和具有高空穴传输性质的有机化合物时，作为具有高空穴传输性质的有机化合物，可以使用例如具有喹啉骨架或者苯并喹啉骨架的金属配合物，例如Alq、Almq3、BeBq2或BAlq等。或者，可以使用具有唑基配体或噻唑基配体的金属配合物，例如Zn(BOX)2或Zn(BTZ)2。或者，除了金属配合物外，可以使用PBD、OXD-7、TAZ、BPhen、BCP等。在此所述的物质主要是电子迁移率大于或等于10-6cm2/V的那些物质。应注意，可以使用上述物质外的其他物质，只要这些物质是电子传输性质大于电子空穴性质的有机化合物。
此外，作为电子给体，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属、元素周期表第13族的金属，或者它们的氧化物或碳酸盐。具体地，优选使用Li、Cs、Mg、Ca、Yb、铟(In)、氧化铟、碳酸铯等。或者，可以使用如四硫富瓦烯的有机化合物作为电子给体。
应注意，通过使用上述任一物质形成电荷产生层，可以抑制层叠EL层造成的驱动电压增大。
虽然本实施方式中描述了具有两个发光单元的发光元件，但是也可以类似地使用其中三个或更多个发光单元层叠的发光元件，如图2B所示。通过设置多个发光单元作为本实施方式的发光元件，可以实现高亮度区的光发射同时保持低电流密度，所述发光单元被在成对电极之间的电荷产生层隔开。因此，保持其电流密度较低，能够实现长寿命的发光元件。
多个发光单元发射各不相同颜色的光，从而使发光元件发射整体为所需颜色的光。例如，在具有两个发光单元的发光元件中，使第一发光单元和第二发光单元发射的光互补，因此作为整体发光元件可以获得发射白光的发光元件。应注意，词语“互补”表示当颜色混合时获得的消色差颜色中的颜色关系。也即是说，通过将一些物质发射出的作为互补色的光混合起来，能够得到白光。同样原理可以应用于具有三个发光单元的发光元件。例如，当第一发光单元的发射色是红色，第二发光单元的发射色是绿色，第三发光单元的发射色是蓝色时，发光元件作为整体提供白光发射。
应注意，本实施方式可以与其他任何实施方式适当组合。
(实施方式4)
参见图3A和3B，在实施方式4中，描述具有本发明一个实施方式的发光元件的发光器件。图3A是发光器件的顶视图，图3B是沿图3A的线A-B和C-D的截面图。
在图3A中，附图标记401指驱动电路部分(源侧驱动电路)、附图标记402表示像素部分，附图标记403指驱动电路部分(栅侧驱动电路)，它们由虚线示出。附图标记404指密封基板，附图标记405指密封材料，被密封材料405包围的部分是空间407。
应注意，引线408用于传输信号，将信号据输入到源侧驱动电路401和栅侧侧驱动电路403，并接收来自挠性印刷电路(FPC)409的图像信号、时钟信号、起始信号、重置信号等，所述FPC409用作外部输入终端。尽管只显示了FPC，但是可以将FPC与印刷线路板(PWB)连接。本说明书中的发光器件不仅包括发光器件本身，而且还包括具有与之相连的FPC或PWB的发光器件。
下面，我们参见图3B说明剖面结构。在元件基材410上形成驱动电路部分和像素部分。在这种情况，图中显示了在像素部分402和所述驱动电路部分的源侧驱动电路401中的一个像素。
形成了作为源侧驱动电路401的CMOS电路，该电路中组合有n-沟道TFT423和p-沟道TFT424。这种驱动电路可以是使用TFT形成的各种类型的电路，例如CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路。虽然在本实施方式中描述驱动电路形成在基板上的驱动-集成型器件，但是本发明不限于这种类型，可以在该基板外形成驱动电路。
像素部分402包括多个像素，每一个像素包括开关TFT411、电流控制TFT412和以及与电流控制TFT412的漏极电连接的第一电极413。应注意，绝缘体414形成以便覆盖第一电极413的端部。在此，使用正性光敏丙烯酸树脂薄膜形成绝缘体414。
为改进覆盖，提供绝缘体414时，使其上端部或下端部具有一定曲率的曲面。例如，当使用正性光敏丙烯酸树脂作为绝缘体414的材料时，仅在绝缘体414的上端部具有一定曲率半径(0.2-3微米)的曲面。或者，可以使用负性光敏材料或正性光敏材料形成绝缘体414，所述负性光敏材料通过光辐照而不溶于蚀刻剂中，正性光敏材料通过光辐照而溶于蚀刻剂中。
在第一电极413上形成发光层416和第二电极417。在这种情况，优选使用高功函的材料作为形成第一电极413的材料，第一电极的功能是作为阳极。例如，可以使用单层ITO薄膜、包含硅的氧化铟锡薄膜、包含2-20重量％氧化锌(ZnO)的氧化铟薄膜、氮化钛薄膜、Cr膜、W膜、(锌)Zn膜、Pt膜、等，包含氮化钛薄膜和主要包含铝的叠层、氮化钛薄膜、主要包含铝的薄膜和氮化钛薄膜的三层结构等。应注意，使用层叠结构时，电线的电阻较低，可获得有利的欧姆接触。
此外，可采用任何方法形成发光层416，例如使用蒸镀掩模的蒸发法、如喷墨法的滴液排放法、印刷法和旋涂法。发光层416可以包含实施方式1中所述的杂环化合物。此外，发光层416可以包含另一种材料，例如低分子材料、低聚物、枝状聚合物、或高分子材料。
作为在发光层416之上形成的第二电极的材料，优选使用低功函的材料(如，Al,Mg,Li,Ca,或者它们的合金，如MgAg,Mg-In,Al-Li,LiF或CaF2)，所述第二电极的功能是作为阴极。当发光层416中产生的光透射通过第二电极417时，第二电极417可以是用厚度较小的金属薄膜和透明导电膜(如，ITO，含2-20重量％氧化锌的氧化铟，含硅或氧化硅的氧化铟锡或氧化锌(ZnO))的叠层形成。
用密封剂405将密封基材404贴附于元件基材410；向被元件基材410、密封基材404和密封剂405围绕的空间407中提供发光元件418。应注意，用填料例如惰性气体(如氮气或氩气)或者密封材料405填充该空间407。
注意，优选将环氧基树脂用作密封剂405。用于该目的的材料优选是使水分或氧气不能透过的材料。可使用玻璃基板、石英基板、或者包括玻璃纤维增强的塑料(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、丙烯酸类材料等构成的塑料基板作为形成密封基板404的材料。
如上所述，可以获得具有本发明一个实施方式的发光元件的有源矩阵发光器件。
此外，本发明的发光元件可以用于无源矩阵发光器件以及上述有源矩阵发光器件。图4A和4B显示使用本发明发光元件的无源矩阵发光器件的透视图和截面图。图4A是发光器件的透视图，图4B是沿图4A的X-Y线的截面图。
在图4A和4B中，在基板501上，在第一电极502和第二电极503之间提供EL层504。第一电极502的端部被绝缘层505覆盖。而且在绝缘层505上提供分隔层506。该分隔层506的侧壁为倾斜的，使两个侧壁之间的距离向基板表面方向逐渐变窄。也就是说，沿分隔层506在窄侧方向的截面为梯形，并且底边(与绝缘层505接触的一侧)的长度小于顶边(不与绝缘层505接触的一侧)的长度。这种方式的分隔层506可以防止发光元件因为静电荷等产生缺陷。
如上所述，可以获得具有本发明一个实施方式的发光元件的无源矩阵发光器件。
在本实施方式中所述的发光器件(有源矩阵发光器件和无源矩阵发光器件)都可采用在本发明一个实施方式中所述的发光元件形成，因此，具有高发射效率。
注意到，在本实施方式中，可以使用在任何其它实施方式中所述的结构的适当组合。
(实施方式5)
实施方式5显示包括实施方式4所述的本发明一个实施方式的发光器件作为部件的电子器件和照明器件。电子器件的例子包括：摄像机如摄影机和数码相机；眼镜式显示器、导航系统、放声装置(例如车载音频立体声系统或音频立体声装置)、计算机、游戏机、便携式信息终端(如，移动计算机、移动电话机、便携式游戏机、电子书阅读器等)、装有记录介质的图像重现装置(具体地，能够对数字通用盘(DVD)之类的记录介质进行重现、并装配有能显示图像的显示装置的装置)等。这些电子器件的具体例子示于图5A-5D。
图5A显示了按照本发明一个实施方式的电视接收机，其包括外壳611、支承基座612、显示部分613、扬声器部分614、视频输入终端615等。在该电视接收机中，本发明一个实施方式的发光元件可应用于显示器部分613。因为本发明一个实施方式的发光元件具有高发射效率，因此，通过使用本发明一个实施方式的发光器件可以获得低功率消耗的电视接受机。
图5B显示根据本实施方式的计算机，其包括主体621、外壳622、显示部分623、键盘624、外部连接端口625、点击鼠标626等。在该计算机中，本发明的发光器件可应用于显示器部分623。因为本发明一个实施方式的发光器件具有高发射效率，因此，通过使用本发明一个实施方式的发光器件可以获得低功率消耗的计算机。
图5C显示本发明一个实施方式的移动电话机，其包括主体631、外壳632、显示部分633、声音输入部分634、声音输出部分635、操作键636、外部连接端口637、天线638等。在该移动电话机中，本发明的发光器件可应用于显示器部分633。因为本发明一个实施方式的发光器件具有高发射效率，因此，通过使用本发明一个实施方式的发光器件可以获得低功率消耗的移动电话机。
图5D显示根据本实施方式的摄像机，其包括主体641、显示部分642、外壳643、外部连接端口644、远程控制接收部分646、图像接收部分647、电池648、声音输入部分649、操作键650、目镜部分9510等。在该摄像机中，本发明一个实施方式的发光元件可应用于显示器部分642。因为本发明一个实施方式的发光器件具有高发射效率，因此，通过使用本发明一个实施方式的发光器件可以获得低功率消耗的摄像机。
如上所述,本发明的一个实施方式的发光器件的应用范围极广，所述发光器件可应用于各种电子器件领域。通过使用本发明一个实施方式的发光器件，可以获得降低了功率消耗的电子器件。
此外，本发明一个实施方式的发光器件可以用作照明器件。图6是使用本发明的实施方式的发光器件作为背光的液晶显示器的一个例子。图6中显示的液晶显示器件包括外壳701、液晶层702、背光703和外壳704。液晶层702与驱动器IC505连接。示于本发明一个实施方式的发光器件作为背光703，通过端子706提供电流。
通过使用本发明一个实施方式的发光器件作为液晶显示器的背光，可以获得降低功率消耗的背光。此外，因为本发明一个实施方式的发光器件是表面光发射的照明器件，发光器件能够放大，因此可以使背光更大。因此，可以获得具有低功率消耗的大面积液晶显示器。
图7是使用本发明一个实施方式的发光器件作为照明器件的台灯的一个例子。图7中显示的台灯包括外壳801和光源802，本发明一个实施方式的发光器件用作光源802。本发明一个实施方式的发光器件具有高发射效率的发光元件，因此该发光器件可于低功率消耗的台灯。
图8是使用本发明一个实施方式的发光器件作为室内照明器件901的一个例子。因为本发明实施方式的发光器件具有大面积，因此该发光器件可以用作具有大面积的照明系统。此外，本发明一个实施方式的发光器件具有高发射效率的发光元件，因此该发光器件可以用作低功率消耗的照明器件。在使用本发明一个实施方式的发光器件作为上述的室内照明器件901时，可以安装参见图5A所述的本发明一个实施方式的电视机组件902，可以观看公共广播和电影。
应注意，本实施方式中所述的结构可以与其他实施方式中所述的任一结构适当组合。
[实施例1]
<<合成例1>>
本实施例示出合成以下结构式(100)表示的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA-II)的方法。
Figure GDA0000464399460000631
合成2mDBFPPA-II的方法可由合成方案(C-1)表示，下面详细说明合成中的反应。
Figure GDA0000464399460000632
在一个100毫升三颈烧瓶中加入1.2克(3.0毫摩尔)2-溴-9,10-二苯基蒽、0.87克(3.0毫摩尔)3-(二苯并呋喃-4-基)苯基硼酸和0.23克(0.75毫摩尔)三(邻甲苯基)膦。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入15毫升甲苯、5.0毫升乙醇和3.0毫升2.0摩尔/升碳酸钾水溶液。在降低压力的同时搅拌该混合物使其脱气。
然后，在该混合物中加入34毫克(0.15毫摩尔)乙酸钯(II)，于80℃，在氮气流中搅拌该混合物4小时。然后，用乙酸乙酯萃取该混合物的水层，将萃取溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得固体，固体通过硅胶柱层析纯化。使用5:1的己烷和甲苯的混合溶剂作为冲洗溶剂进行层析纯化，因此获得一固体。固体用甲苯和己烷的混合溶剂重结晶，获得1.4克黄色粉状物，产率为79％，是需制备的物质。
通过多级升华(train sublimation)方法，对1.4克获得的黄色粉末固体进行纯化。在纯化中，在3.0Pa压力和氩气流速为4.0毫升/分钟条件下于270℃加热该黄色粉末固体。纯化之后，获得1.1克黄色固体，产率为81％，是需制备的物质。
核磁共振(NMR)确定该化合物为4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA-II),是需制备的物质。
所获化合物的1H NMR数据：1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ=7.31-7.67(m,19H),7.69-7.73(m,3H),7.80-7.86(m,2H),7.95(dd,J1=0.90Hz,J2=1.8Hz,1H),7.98-8.01(m,2H),8.07(s,1H)。
图9A和9B显示1H NMR谱图。应注意图9B是图9A在7.2-8.2ppm范围的放大图。
对获得的2mDBFPPA-II进行热重-差热分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差热天平(由Bruker AXS K.K.制造，TG/DTA2410SA)用于该测量。在氮气流(流速为200毫升/分钟)和常压条件下，以10℃/分钟升温速率进行该测量。重量和温度之间的关系(热重)显示5％的重量损失时的温度(5%重量损失温度)为418.0℃，是高耐热性的标志。
此外，图10A显示2mDBFPPA-II甲苯溶液的吸收光谱，图10B显示其发射光谱。图11A显示2mDBFPPA-II薄膜的吸收光谱，图11B显示其发射光谱。使用紫外光-可见光分光光度计(V-550,由JASCO公司制造)测量吸收光谱。对按照以下方式制备的样品进行测量，即，将溶液置于石英池中，通过蒸发获得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光谱是通过从石英和溶液的吸收光谱减去石英和甲苯的吸收光谱获得，薄膜的吸收光谱是通过从石英基板和薄膜的吸收光谱减去石英基板的吸收光谱获得。在图10A和10B以及图11A和11B中，横轴表示波长(纳米)，纵轴表示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况，在约406nm观察到吸收，发射波长为424nm和447nm(激发波长：384nm)。在薄膜情况，在约246nm,289nm,371nm,391nm和413nm观察到吸收，发射波长为437nm和458nm(激发波长：392nm)。
测量2mDBFPPA-II薄膜的HOMO能级和LUMO能级。将在该气氛中用光电子分光光度计(AC-2,由Riken Keiki有限公司制造)测得的电离电势值转化为负值获得HOMO能级值。按照以下方式获得LUMO能级值，假设直接跃迁，使用2mDBFPPA-II薄膜的吸收光谱上的数据，由Tauc曲线获得吸收边缘，该曲线示于以下图11A中，该能级值被看做是光学能隙并加到HOMO能级值上。结果，发现2mDBFPPA-II的HOMO能级和LUMO的能级分别为-5.66eV和-2.79eV。
测量2mDBFPPA-II的氧化特性和还原特性。在测量氧化特性和还原特性中，采用循环伏安法(CV)，并使用电化学分析仪(ALS型号600A或600C，由BAS公司制造)。
对用于CV测量使用的溶液，使用脱水的N,N-二甲基甲酰胺(DMF,西格玛-奥尔德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)产品，99.8％，目录编号22705-6)作为溶剂，高氯酸四正丁基铵(n-Bu4NClO4,东京化学工业公司，目录编号T0836)是负载电解质(supporting electrolyte)，溶解于溶剂使高氯酸四正丁基铵的浓度为100毫摩尔/升。此外，将需测量的目标物溶解于该溶剂中，使其浓度为1毫摩尔/升。使用一种铂电极(由BAS公司制造，PTE铂电极)作为工作电极，使用一种铂电极(由BAS公司制造，VC-3的Pt反电极，5cm))作为辅助电极，和Ag/Ag+电极(由BAS公司制造，RE-5参比电极，用于非水性溶剂)作为参比电极。应注意，室温下进行测量。此外，在所有测量中，CV测量中的扫描速度设定为0.1V/s。
通过100次测量循环测试2mDBFPPA-II的还原特性，在每个测量循环中，从-1.48V至-2.27V，然后从-2.27V至-1.48V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。类似地，通过100次测量循环测试2mDBFPPA-II的氧化特性，在每个测量循环中，从0.18V至1.02V，然后从1.02V至0.18V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。
根据测量结果，观察到在约0.89V(相对于Ag/Ag+)对应于氧化的峰值电流和在约-2.16V(相对于Ag/Ag+)对应于还原的峰值电流。图12是显示这些结果的图。
即使在100个扫描循环之后，2mDBFPPA-II显示在CV曲线中对应于氧化和还原的峰位置没有明显变化，峰值强度在氧化侧保持为初始强度的76％，在还原侧保持为初始强度的90％。因此，可以认为当2mDBFPPA-II进行从中性态至氧化态的氧化和从氧化态至中性态的还原的循环和从中性态至还原态的还原和从还原态至中性态的氧化的循环时，2mDBFPPA-II是相对稳定的。
[实施例2]
<<合成例2>>
本实施例示出合成以下结构式(300)表示的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并噻吩(缩写：2mDBTPPA-II)的方法。
Figure GDA0000464399460000661
合成2mDBTPPA-II的方法可由合成方案(D-1)表示，下面详细说明合成中的反应。
Figure GDA0000464399460000662
在一个100毫升三颈烧瓶中加入1.6克(4.0毫摩尔)2-溴-9,10-二苯基蒽、1.2克(4.0毫摩尔)3-(二苯并呋喃-4-基)苯基硼酸和0.30克(1.0毫摩尔)三(邻甲苯基)膦。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入25毫升甲苯、5.0毫升乙醇和5.0毫升2.0摩尔/升碳酸钾水溶液。在降低压力的同时搅拌该混合物使其脱气。
然后，在该混合物中加入45毫克(0.20毫摩尔)乙酸钯(II)，于80℃，在氮气流中搅拌该混合物5小时。然后，用甲苯萃取该混合物的水层，将甲苯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得一油状物。所获油状物通过硅胶柱层析纯化。使用5:1的己烷和甲苯的混合溶剂作为冲洗溶剂进行层析纯化，因此获得一固体。固体用甲苯和己烷的混合溶剂重结晶，获得1.6克黄色粉状物，产率为70％，是需制备的物质。
通过多级升华(train sublimation)方法，对1.6克获得的黄色粉末固体进行纯化。在纯化中，在3.0Pa压力和氩气流速为4.0毫升/分钟条件下于290℃加热该黄色粉末固体。纯化之后，获得1.4克黄色固体，产率为87％，是需制备的物质。
核磁共振(NMR)确定该化合物为4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并噻吩(缩写：2mDBTPPA-II),是需制备的物质。
所获化合物的1H NMR数据：1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=7.33(q,J1=3.3Hz,2H),7.46-7.73(m,20H),7.80-7.87(m,2H),7.99(st,J1=1.8Hz,1H),8.03(sd,J1=1.5Hz,1H),8.14-8.20(m,2H)。
图13A和13B显示1H NMR谱图。应注意图13B是图13A在7.2-8.3ppm范围的放大图。
对获得的2mDBTPPA-II进行热重-差热分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差热天平(由Bruker AXS K.K.制造，TG/DTA2410SA)用于该测量。在氮气流(流速为200毫升/分钟)和常压条件下，以10℃/分钟升温速率进行该测量。重量和温度之间的关系(热重)显示5％的重量损失时的温度为411.1℃，是高耐热性的标志。
此外，图14A显示2mDBTPPA-II甲苯溶液的吸收光谱，图14B显示其发射光谱。图15A显示2mDBTPPA-II薄膜的吸收光谱，图15B显示其发射光谱。使用紫外光-可见光分光光度计(V-550,由JASCO公司制造)测量吸收光谱。对按照以下方式制备的样品进行测量，即，将溶液置于石英池中，通过蒸发获得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光谱是通过从石英和溶液的吸收光谱减去石英和甲苯的吸收光谱获得，薄膜的吸收光谱是通过从石英基板和薄膜的吸收光谱减去石英基板的吸收光谱获得。在图14A和14B以及图15A和15B中，横轴表示波长(纳米)，纵轴表示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况，在约407nm观察到吸收，发射波长为423nm和446nm(激发波长：385nm)。在薄膜情况，在约244nm,293nm,371nm,392nm和414nm观察到吸收，发射波长为437nm和459nm(激发波长：391nm)。
测量2mDBTPPA-II薄膜的HOMO能级和LUMO能级。将在该气氛中用光电子分光光度计(AC-2,由Riken Keiki有限公司制造)测得的电离电势值转化为负值获得HOMO能级值。按照以下方式获得LUMO能级值，假设直接跃迁，使用2mDBTPPA-II薄膜的吸收光谱上的数据，由Tauc曲线获得吸收边缘，该曲线示于以下图15A中，该能级值被看做是光学能隙并加到HOMO能级值上。结果，发现2mDBTPPA-II的HOMO能级和LUMO的能级分别为-5.71eV和-2.85eV。
测量2mDBTPPA-II的氧化特性和还原特性。在测量氧化特性和还原特性中，采用循环伏安法(CV)，并使用电化学分析仪(ALS型号600A，由BAS公司制造)。
对用于CV测量的溶液，使用脱水的N,N-二甲基甲酰胺(DMF,西格玛-奥尔德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)产品，99.8％，目录编号22705-6)作为溶剂，高氯酸四正丁基铵(n-Bu4NClO4,东京化学工业公司，目录编号T0836)是负载电解质(supporting electrolyte)，溶解于溶剂使高氯酸四正丁基铵的浓度为100毫摩尔/升。此外，将需测量的目标物溶解于该溶剂中，使其浓度为1毫摩尔/升。使用一种铂电极(由BAS公司制造，PTE铂电极)作为工作电极，使用一种铂电极(由BAS公司制造，VC-3的Pt反电极，5cm))作为辅助电极，和Ag/Ag+电极(由BAS公司制造，RE-5参比电极，用于非水性溶剂)作为参比电极。应注意，室温下进行测量。此外，在所有测量中，CV测量中的扫描速度设定为0.1V/s
通过100次测量循环测试2mDBTPPA-II的还原特性，在每个测量循环中，从-1.46V至-2.25V，然后从-2.25V至-1.46V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。类似地，通过100次测量循环测试2mDBTPPA-II的氧化特性，在每个测量循环中，从0.32V至1.00V，然后从1.00V至0.32V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。
根据测量结果，观察到在约0.88V(相对于Ag/Ag+)对应于氧化的峰值电流和在约-2.16V(相对于Ag/Ag+)对应于还原的峰值电流。图16是显示这些结果的图。
即使在100个循环之后，2mDBTPPA-II显示在CV曲线中对应于氧化和还原的峰位置没有明显变化，峰值强度在氧化侧保持为初始强度的76％，在还原侧保持为初始强度的90％。因此，可以认为当2mDBTPPA-II进行从中性态至氧化态的氧化和从氧化态至中性态的还原的循环和从中性态至还原态的还原和从还原态至中性态的氧化的循环时，2mDBTPPA-II是相对稳定的。
[实施例3]
在本实施例中，参见图37A描述本发明一个实施方式的发光元件。在本实施例中使用的材料的化学式如下。
Figure GDA0000464399460000691
下面描述本实施例的发光元件1和对比发光元件1的制造方法。
(发光元件1)
首先，通过溅射法在玻璃基板1100上沉积含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)，形成第一电极1101。电极厚度为110nm，电极面积为2毫米×2毫米。在此，第一电极1101是用作为发光元件的阳极的电极。
然后，作为对在基板1100上形成发光元件的预处理步骤，用水洗涤基板表面，在200℃烘焙1小时，并进行370秒的UV臭氧处理。
之后，将基板1100转移到真空蒸发设备中，该设备中的压力已降低至约10-4Pa，在真空蒸发设备中基板于170℃真空烘焙30分钟，然后在约30分钟内将基板1100冷却。
然后，将基板1100固定在真空蒸镀设备的基板夹具中，使基板1100形成第一电极1101的表面向下。然后降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。之后，采用蒸发法，使用电阻加热，在第一电极1101上共沉积9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写：CzPA)和氧化钼(VI)，形成空穴注入层1111。9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑是具有高空穴传输性质的物质，氧化钼(VI)是受体物质。该空穴传输层1111的厚度为50nm，控制CzPA与氧化钼(VI)的重量比值为4:2(=CzPA：氧化钼(VI))。应注意，共蒸发法是一种蒸镀方法，该方法中，在一个处理室中同时由多个蒸发源进行蒸镀。
然后，在空穴注入层1111上沉积10nm厚度的4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺(缩写：BPAFLBi)，形成空穴传输层1112。
之后，可以采用共蒸发实施例1合成的2mDBFPPA-II和4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBAPA)，在空穴传输层上形成发光层1113。调节2mDBFPPA-II与PCBAPA的重量比为1:0.1(2mDBFPPA-II:PCBAPA)。发光层1113厚度设定为30nm。
然后，在发光层1113上沉积10nm厚度的三(8-羟基喹啉)铝(缩写:Alq)，在Alq层上沉积15nm厚的红菲绕啉(缩写：BPhen)层，因此形成包含Alq和BPhen的电子传输层1114。
然后，通过蒸发，在电子传输层1114上形成1nm厚度的氟化锂(LiF)，因此形成电子注入层1115。
最后，通过蒸发方法，形成200nm厚度的铝膜，形成第二电极1103，该电极功能是阴极。因此，制造本实施例的发光元件1。
应注意，在上面的蒸发过程中，采用电阻加热方法进行蒸发。
(参比发光元件1)
通过共蒸镀4-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃(缩写：2DBFPPA-II)和PCBAPA，替代用于发光元件1的材料，形成参比发光元件1的发光层1113。调节2DBFPPA-II和PCBAPA的重量比为1:0.1(=2DBFPPA-II:PCBAPA)。发光层1113厚度设定为30nm。按照与发光元件1相同的方式形成除发光层1113外的其他层。
表1显示按照上面所述形成的发光元件1和参比发光元件1的元件结构。
[表1]
Figure GDA0000464399460000711
将发光元件1和参比发光元件1密封在包含氮气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量元件的操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图17显示发光元件1和参比发光元件1的亮度-电流密度特性。在图17中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示电流效率(cd/A)。在图18显示电压与亮度特性。在图18中，横轴表示施加的电压(V)，纵轴表示亮度(cd/m2)。图19显示亮度与外量子效率的特性。在图19中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示外量子效率(％)。图20显示在1mA电流下的发射光谱。在图20中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示强度(任意单位)。此外，表2显示各发光元件在约1000cd/m2下的电压(V)、电流密度(mA/cm2)、CIE色坐标(x,y)、电流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
由图20和表2的CIE色度坐标可知，形成显示蓝光发射的发光元件1和参比发光元件1。图17,图18,图19和表2显示，发光元件1与参比发光元件1相比，显示更好的色度和更高的电流效率和外量子效率。
如上所述，使用在实施例1中制备的2mDBFPPA-II作为发光层的主体材料，因此该发光元件能达到优良色度和高发射效率。
然后，对发光元件1和参比发光元件1进行可靠性测试。可靠性测试的结果示于图21中。在图21中，纵轴表示在以初始亮度为100％情况下即归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(小时)。在可靠性测试中，本实施例的发光元件1和参比发光元件1在以下条件下驱动，电流密度保持恒定，初始亮度为1000cd/m2。图21显示发光元件1和参比发光元件1在驱动410小时后保持86％初始亮度。因此，发光元件1的可靠性与参比发光元件1相同，但是其色度和发射效率都好于参比发光元件1。
发光元件1与参比发光元件1相比显示更好的色度和更高的发射效率。发光元件1与参比发光元件1的发光层中主体材料的结构的差异在于，为主体材料的二苯并呋喃衍生物中蒽骨架的2-位和二苯并呋喃骨架的4-位对参比发光元件1而言是通过亚苯基连接在对-位，对发光元件1而言是通过亚苯基连接在间-位。位于蒽骨架的2-位和二苯并呋喃骨架的4-位之间的亚苯基是在对位还是在间位，能使发光元件1与参比发光元件1的发射效率有差别。这说明了本发明一个实施方式的二苯并呋喃衍生物能有效实现高发射效率，该衍生物的结构中，蒽骨架的2-位和二苯并呋喃合金的4-位通过亚苯基在间-位连接。此外，可以理解，发光元件中通过使用本发明一个实施方式的二苯并呋喃衍生物，该发光元件可以提供优良色度和高发射效率。
[实施例4]
在本实施例中，参见图37B描述本发明一个实施方式的发光元件。
下面描述本实施例的发光元件2和对比发光元件2的制造方法。在本实施例中使用的材料与实施例3相同，因此省略这些材料的化学式。
(发光元件2)
首先，通过溅射法在玻璃基板1100上沉积ITSO，形成第一电极1101。电极厚度为110nm，电极面积为2毫米×2毫米。在此，第一电极1101是用作为发光元件的阳极的电极。
然后，作为对在基板上形成发光元件的预处理步骤，用水洗涤基板表面，在200℃烘焙1小时，并进行370秒UV臭氧处理。
之后，将基板转移到真空蒸发设备中，该设备中的压力已降低至约10-4Pa，在真空蒸发设备中基板于170℃真空烘焙30分钟，然后在约30分钟内将基板冷却。
然后，将基板固定在真空蒸镀设备的基板夹具中，使基板形成第一电极的表面向下。然后降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。之后，在第一电极上共沉积具有高空穴传输性质的CzPA和为受体物质的氧化钼(VI)，形成空穴注入层1111。该空穴传输层1111的厚度为50nm，控制CzPA与氧化钼(VI)的重量比值为4:2(=CzPA：氧化钼(VI))。
然后，在空穴注入层1111上沉积10nm厚度的BPAFLBi，形成空穴传输层1112。
之后，在空穴传输层1112上沉积25nm厚度的PCBAPA，形成第一发光层1113a。在第一发光层1113a上共蒸发在实施例1中合成的2mDBFPPA-II和PCBAPA，形成第二发光层1113b。调节2mDBFPPA-II与PCBAPA的重量比为1:0.1(＝2mDBFPPA-II:PCBAPA)。第二发光层1113b厚度设定为30nm。
然后，在在第二发光层1113b上沉积10nm厚度的Alq，在Alq层上沉积15nm厚的BPhen层，因此形成包含Alq和BPhen的电子传输层1114。
然后，通过蒸发，在电子传输层1114上形成1nm厚度的LiF膜，因此形成电子注入层1115。
最后，通过蒸发方法，形成200nm厚度的铝膜，形成第二电极1103，该电极功能是阴极。因此，制造本实施例的发光元件2。
应注意，在上面的蒸发过程中，采用电阻加热方法进行蒸发。
(参比发光元件2)
通过共蒸镀2DBFPPA-II和PCBAPA，替代用于发光元件2的材料，形成参比发光元件2的第二发光层1113b。调节2DBFPPA-II和PCBAPA的重量比为1:0.1(=2DBFPPA-II:PCBAPA)。第二发光层1113b厚度设定为30nm。按照与发光元件2相同的方式形成除第二发光层1113b外的其他层。
表3显示按照上面所述形成的发光元件2和参比发光元件2的元件结构。
[表3]
将发光元件2和参比发光元件2密封在包含氮气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量元件的操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图22显示发光元件2和参比发光元件2的亮度-电流密度特性。在图22中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示电流效率(cd/A)。图23显示电压与亮度特性。在图23中，横轴表示施加的电压(V)，纵轴表示亮度(cd/m2)。图24显示亮度与外量子效率的特性。在图24中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示外量子效率(％)。图25显示在1mA电流下的发射光谱。在图25中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示强度(任意单位)。此外，表4显示各发光元件在约1000cd/m2的亮度下的电压(V)、电流密度(mA/cm2)、CIE色坐标(x,y)、电流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
[表4]
Figure GDA0000464399460000742
由图25和表4的CIE色度坐标可知，形成显示蓝光发射的发光元件2和参比发光元件1。图22,图23,图24和表4显示，发光元件2与参比发光元件2相比，显示更高的电流效率和外量子效率。
如上所述，使用在实施例1中制备的2mDBFPPA-II作为发光层的主体材料，当发光层具有两层的结构时，该发光元件能达到高发射效率。
然后，对发光元件2和参比发光元件2进行可靠性测试。可靠性测试的结果示于图26中。在图26中，纵轴表示以初始亮度为100％条件下的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(小时)。在可靠性测试中，本实施例的发光元件2和参比发光元件2在以下条件下驱动，电流密度保持恒定，初始亮度为1000cd/m2。图26显示发光元件2和参比发光元件2在驱动170小时后保持91％初始亮度。因此，发光元件2的可靠性与参比发光元件2相同，但是其发射效率高于参比发光元件2。此外，可靠性测试的结果表明应用了本发明一个实施方式的发光元件能有效实现长寿命的发光元件。
发光元件2与参比发光元件2相比显示更好的色度和更高的发射效率。发光元件2与参比发光元件2的发光层中主体材料的结构的差异在于，为主体材料的二苯并呋喃衍生物中蒽骨架的2-位和二苯并呋喃骨架的4-位对参比发光元件2而言是通过亚苯基连接在对-位，对发光元件2而言是通过亚苯基连接在间-位。位于蒽骨架的2-位和二苯并呋喃骨架的4-位之间的亚苯基是在对位还是在间位，能使发光元件2与参比发光元件2的发射效率有差别。这说明了本发明一个实施方式的二苯并呋喃衍生物能有效实现高发射效率，该衍生物的结构中，蒽骨架的2-位和二苯并呋喃骨架的4-位通过亚苯基在间-位连接。此外，可以理解，发光元件中通过使用本发明一个实施方式的二苯并呋喃衍生物，该发光元件可以提供优良色度和高发射效率。
[实施例5]
在本实施例中，参见图37A描述本发明一个实施方式的发光元件。在本实施例中使用的材料的化学式如下。应注意，省略对上面已经描述其化学式的材料的说明。
Figure GDA0000464399460000751
下面描述本实施例的发光元件3的制造方法
(发光元件3)
首先，通过溅射法在玻璃基板1100上沉积ITSO，形成第一电极1101。电极厚度为110nm，电极面积为2毫米×2毫米。在此，第一电极1101是用作为发光元件的阳极的电极。
然后，作为对在基板1100上形成发光元件的预处理步骤，用水洗涤基板表面，在200℃烘焙1小时，并进行370秒UV臭氧处理。
之后，将基板1100转移到真空蒸发设备中，该设备中的压力已降低至约10-4Pa，在真空蒸发设备中的加热室内，基板于170℃真空烘焙30分钟，然后在约30分钟内将基板1100冷却。
然后，将基板1100固定在真空蒸镀设备的基板夹具中，使基板1100形成第一电极1101的表面向下。然后降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。之后，采用蒸发法，使用电阻加热，在第一电极1101上共沉积具有高空穴传输性质的CzPA和为受体物质的氧化钼(VI)，形成空穴注入层1111。该空穴传输层1111的厚度为50nm，控制CzPA与氧化钼(VI)的重量比值为4:2(=CzPA：氧化钼(VI))。应注意，共蒸发法是一种蒸镀方法，该方法中，在一个处理室中同时由多个蒸发源进行蒸镀。
然后，在空穴注入层1111上沉积10nm厚度的4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)，形成空穴传输层1112。
此外，在空穴传输层1112上共沉积实施例2中合成的2mDBTPPA-II和PCBAPA，形成发光层1113。调节2mDBTPPA-II与PCBAPA的重量比为1:0.1(＝2mDBTPPA-II:PCBAPA)。发光层1113厚度设定为30nm。
然后，在发光层1113上沉积10nm厚度Alq层，在Alq层上沉积15nm厚的BPhen层，因此形成包含Alq和BPhen的电子传输层1114。
然后，通过蒸发，在电子传输层1114上沉积1nm厚度的LiF膜，因此形成电子注入层1115。
最后，通过蒸发方法，形成200nm厚度的铝膜，形成第二电极1103，该电极功能是阴极。因此，制造本实施例的发光元件3。
应注意，在上面的蒸发过程中，均采用电阻加热方法进行蒸发。
表5显示按照上面所述形成的发光元件3的元件结构。
[表5]
Figure GDA0000464399460000771
将发光元件3密封在包含氮气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量元件的操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图27显示发光元件3的亮度-电流密度特性。在图27中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示电流效率(cd/A)。图28显示电压与亮度特性。在图28中，横轴表示施加的电压(V)，纵轴表示亮度(cd/m2)。图29显示亮度与外量子效率的特性。在图29中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示外量子效率(％)。图30显示在1mA电流下的发射光谱。在图30中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示强度(任意单位)。此外，表6显示各发光元件在约810cd/m2亮度下的电压(V)、电流密度(mA/cm2)、CIE色坐标(x,y)、电流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
[表6]
由图30和表6的CIE色度坐标可知，形成显示蓝光发射的发光元件3。图27,图28,图29和表6揭示发光元件3具有优良的色度，高电流效率和高外量子效率。
如上所述，使用在实施例2中制备的2mDBTPPA-II作为发光层的主体材料，因此该发光元件能达到高发射效率。
然后，对发光元件3进行可靠性测试。可靠性测试的结果示于图31中。在图31中，纵轴表示以初始亮度为100％的情况下的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(小时)。在可靠性测试中，本实施例的发光元件3在以下条件下驱动，电流密度保持恒定，初始亮度为1000cd/m2。图31显示发光元件3在驱动220小时后保持80％初始亮度。因此，发光元件3显示高可靠性。此外，可靠性测试的结果表明应用了本发明一个实施方式的发光元件能有效实现长寿命的发光元件。
[实施例6]
在本实施例中，参见图37B描述本发明一个实施方式的发光元件。
下面描述本实施例的发光元件4的制造方法在本实施例中使用的材料与实施例5相同，因此省略这些材料的化学式。
(发光元件4)
首先，通过溅射法在玻璃基板1100上沉积ITSO，形成第一电极1101。电极厚度为110nm，电极面积为2毫米×2毫米。在此，第一电极1101是用作为发光元件的阳极的电极。
然后，作为对在基板1100上形成发光元件的预处理步骤，用水洗涤基板表面，在200℃烘焙1小时，并进行370秒UV臭氧处理。
之后，将基板1100转移到真空蒸发设备中，该设备中的压力已降低至约10-4Pa，在真空蒸发设备的加热室中，基板于170℃真空烘焙30分钟，然后在约30分钟内将基板1100冷却。
然后，将基板1100固定在真空蒸镀设备的基板夹具中，使基板1100形成第一电极1101的表面向下。然后降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。之后，采用蒸发法，使用电阻加热，在第一电极1101上共沉积具有高空穴传输性质的CzPA和为受体物质的氧化钼(VI)，形成空穴注入层1111。该空穴传输层1111的厚度为50nm，控制CzPA与氧化钼(VI)的重量比值为4:2(=CzPA：氧化钼(VI))。应注意，共蒸发法是一种蒸镀方法，该方法中，在一个处理室中同时由多个蒸发源进行蒸镀。
然后，在空穴注入层1111上沉积10nm厚度的BPAFLP，形成空穴传输层1112。
之后，在空穴传输层1112上沉积25nm厚度的PCBAPA，形成第一发光层1113a。在第一发光层1113a上共蒸发在实施例2中合成的2mDBTPPA-II和PCBAPA，形成第二发光层1113b。调节2mDBTPPA-II与PCBAPA的重量比为1:0.1(＝2mDBTPPA-II:PCBAPA)。第二发光层1113b厚度设定为30nm。
然后，在在第二发光层1113b上沉积10nm厚度的Alq层，在Alq层上沉积15nm厚的BPhen层，因此形成包含Alq和BPhen的电子传输层1114。
然后，通过蒸发，在电子传输层1114上沉积1nm厚度的LiF膜，因此形成电子注入层1115。
最后，通过蒸发方法，形成200nm厚度的铝膜，形成第二电极1103，该电极功能是阴极。因此，制造本实施例的发光元件4。
应注意，在上面的蒸发过程中，均采用电阻加热方法进行蒸发。
表7显示按照上面所述形成的发光元件4的元件结构。
[表7]
Figure GDA0000464399460000791
将发光元件4密封在包含氮气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量元件的操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图32显示发光元件4的亮度-电流密度特性。在图32中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示电流效率(cd/A)。图33显示电压与亮度特性。在图33中，横轴表示施加的电压(V)，纵轴表示亮度(cd/m2)。图34显示亮度与外量子效率的特性。在图34中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示外量子效率(％)。图35显示在1mA电流下的发射光谱。在图35中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示强度(任意单位)。此外，表8显示各发光元件在约1100cd/m2亮度下的电压(V)、电流密度(mA/cm2)、CIE色坐标(x,y)、电流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
[表8]
Figure GDA0000464399460000792
由图35和表8的CIE色度坐标可知，形成显示蓝光发射的发光元件4。图32,图33,图34和表8揭示发光元件4具有优良的色度，高发射效率和高外量子效率。
如上所述，使用在实施例2中制备的2mDBTPPA-II作为发光层的主体材料，当发光层具有两层的结构时，该发光元件能达到高发射效率。
然后，对发光元件4进行可靠性测试。可靠性测试的结果示于图36中。在图36中，纵轴表示以初始亮度为100％条件下的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(小时)。在可靠性测试中，本实施例的发光元件4在以下条件下驱动，电流密度保持恒定，初始亮度为1000cd/m2。图36显示发光元件4在驱动170小时后保持80％初始亮度。因此，发光元件4显示高可靠性。此外，可靠性测试的结果表明应用了本发明一个实施方式的发光元件能有效实现长寿命的发光元件。
[实施例7]
<<合成例3>>
本实施例示出合成在实施方式1中所述的结构式(147)表示的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA-III)的方法。
Figure GDA0000464399460000801
<步骤1:合成2,8-二溴二苯并呋喃>
在(E-1)中示出步骤1的合成方案。
[0324]
在一个500毫升三颈烧瓶中放入8.4克(50毫摩尔)二苯并呋喃和100毫升四氯化碳。通过滴液漏斗，在约20分钟内，将17克(110毫摩尔)溴溶解于50毫升氯仿形成的溶液滴加到该三颈烧瓶中。然后，于室温搅拌该溶液约7天。之后，用饱和碳酸氢钠溶液、硫代硫酸钠水溶液和饱和盐水洗涤该溶液。用硫酸镁干燥有机层，混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩，获得的固体用氯仿进行重结晶。因此，获得6.4克白色粉状物，产率为40％，是需制备的物质。
<步骤2:合成2,8-二苯基苯并呋喃>
在(E-2)中示出步骤2的合成方案。
Figure GDA0000464399460000811
在一个300毫升三颈烧瓶中加入4.0克(12毫摩尔)2,8-二溴二苯并呋喃、3.0克(24毫摩尔)苯基硼酸和0.55克(1.8毫摩尔)三(邻甲苯基)膦。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入45毫升甲苯、15毫升乙醇和15毫升2.0摩尔/升碳酸钾水溶液。在降低压力的同时搅拌该混合物使其脱气。然后，在该混合物中加入81毫克(0.36毫摩尔)乙酸钯(II)，于80℃，在氮气流中搅拌该混合物6小时。然后，用甲苯萃取该混合物的水层，将甲苯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得油状物，将该油状物溶解于约20毫升的甲苯中。通过Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)、氧化铝和Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)生产，目录编号540-00135)对该溶液进行抽滤。将产生的滤液浓缩获得油状物，在该油状物中加入甲苯和己烷的混合溶剂。用超声波辐照该混合物，从而使得固体沉淀。通过抽滤收集该固体，获得2.4克白色粉状物，产率为63％，是需制备的物质。
<步骤3:合成2,8-二苯基二苯并呋喃-4-硼酸>
在(E-3)中示出步骤3的合成方案。
Figure GDA0000464399460000812
在一个200毫升三颈烧瓶中加入2.4克(7.5毫摩尔)2,8-二苯基二苯并呋喃。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入40毫升四氢呋喃(THF)，将溶液冷却至-80℃。然后，用注射器向该溶液中滴加5.6毫升(9.0毫摩尔)正丁基锂(1.6摩尔/升己烷溶液)。之后，在溶液温度回升至室温的同时搅拌该溶液2小时。然后，将溶液冷却至-80℃，在该溶液中加入1.7毫升(15毫摩尔)硼酸三甲酯。在溶液温度回升至室温的同时搅拌该溶液3天。之后，在该溶液中加入约30毫升稀盐酸(1.0摩尔/升)，然后搅拌1小时。然后，用乙酸乙酯萃取该混合物的水层，将乙酸乙酯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得油状物，在该油状物中加入乙酸乙酯和己烷的混合溶剂。用超声波辐照该混合物，从而使得固体沉淀。通过抽滤收集该固体，获得2.2克白色粉状物，产率为82％，是需制备的物质。
<步骤4:合成4-(3-溴)-2,8-二苯基二苯并呋喃>
在(E-4)中示出步骤4的合成方案。
Figure GDA0000464399460000821
在一个100毫升三颈烧瓶中加入1.7克(6.0毫摩尔)3-溴碘代苯和2.2克(6.0毫摩尔)2,8-二苯基二苯并呋喃-4-硼酸。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入30毫升甲苯和6.0毫升碳酸钠水溶液(2.0摩尔/升)。在降低压力的同时搅拌该混合物以进行脱气。向混合物中加入0.35克(0.30毫摩尔)四(三苯基膦)钯(0)，于110℃将混合物回流4小时。反应后，用乙酸乙酯萃取水层，将乙酸乙酯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得一油状物，将该油状物溶解于约10毫升的甲苯中。通过Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)、氧化铝和Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司(WakoPure Chemical Industries,Ltd.)生产，目录编号540-00135)对该溶液进行抽滤。将产生的滤液浓缩获得一油状物，在该油状物中加入己烷。用超声波辐照该混合物，因此将固体沉淀。通过抽滤收集该固体，获得1.2克白色粉状物，产率为44％，是需制备的物质。
<步骤5:合成3-(2,8-二苯基二苯并呋喃-4-基)苯基硼酸>
在(E-5)中示出步骤5的合成方案。
Figure GDA0000464399460000831
在一个50毫升三颈烧瓶中加入1.2克(2.5毫摩尔)4-(3-溴苯基)-2,8-二苯基二苯并呋喃。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入15毫升四氢呋喃(THF)，将溶液冷却至-80℃。然后，用注射器向该溶液中滴加1.9毫升(3.0毫摩尔)正丁基锂(1.6摩尔/升己烷溶液)。之后，在同样温度下搅拌该溶液1小时。然后，在该溶液中加入0.56升(5.0毫摩尔)硼酸三甲酯，在使混合物温度回升至室温的同时搅拌该混合物18小时。之后，在该溶液中加入约10毫升稀盐酸(1.0摩尔/升)，然后搅拌1小时。然后，用乙酸乙酯萃取该混合物的水层，将乙酸乙酯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得一固体，在该固体中加入氯仿和己烷的混合溶剂。用超声波辐照该混合物，因此将固体沉淀。通过抽滤收集该固体，获得2.6克淡棕色粉状物，产率为58％，是需制备的物质。
<步骤6:合成4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃(2mDBFPPA-III)>
在(E-6)中示出步骤6的合成方案。
在一个50毫升三颈烧瓶中加入0.62克(1.3毫摩尔)2-碘-9,10-二苯基蒽、0.60克(1.3毫摩尔)3-(2,8-二苯基二苯并呋喃-4-基)苯基硼酸和99毫克(0.33毫摩尔)三(邻甲苯基)膦。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入10毫升甲苯、3.0毫升乙醇和2.0毫升2.0摩尔/升碳酸钾水溶液。在降低压力的同时搅拌该混合物以进行脱气。向混合物中加入15毫克(0.065毫摩尔)乙酸钯(II)，于80℃搅拌混合物4小时。然后，用甲苯萃取所获混合物的水层，将甲苯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得油状物，所获油状物通过硅胶柱层析进行纯化，获得黄色油状物。使用3:1的己烷和甲苯的混合溶剂作为冲洗溶剂进行层析纯化。该油状物用甲苯和己烷的混合溶剂重结晶，获得0.55克黄色粉状物，产率为58％，是需制备的物质。
通过多级升华(train sublimation)方法，对0.55克获得的黄色粉末固体进行纯化。在纯化中，在3.0Pa压力和氩气流速为4.0毫升/分钟条件下于320℃加热该黄色粉末固体。纯化之后，获得0.50克黄色固体，产率为90％，是需制备的物质。
核磁共振(NMR)确定该化合物为4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA-III),是需制备的物质。
所获化合物的1H NMR数据：1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=7.31-7.65(m,21H),7.69-7.74(m,8H),7.81-7.84(m,2H),7.95(dt,J1=1.8Hz,J2=7.5Hz,1H),8.03(sd,J1=1.5Hz,1H),8.10(s,1H),8.03(dd,J1=1.5Hz,J2=12.3Hz,2H)。
图38A和38B显示1H NMR谱图。应注意图38B是图38A在7.2-8.3ppm范围的放大图。
对获得的2mDBFPPA-III进行热重-差热分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差热天平(由Bruker AXS K.K.制造，TG/DTA2410SA)用于该测量。在氮气流(流速为200毫升/分钟)和常压条件下，以10℃/分钟升温速率进行该测量。重量和温度之间的关系(热重)显示5％的重量损失时的温度(5%重量损失温度)为448℃，是高耐热性的标志。
此外，图39A显示2mDBFPPA-III甲苯溶液的吸收光谱，图39B显示其发射光谱。图40A显示2mDBFPPA-III薄膜的吸收光谱，图40B显示其发射光谱。使用紫外光-可见光分光光度计(V-550,由JASCO公司制造)测量吸收光谱。对按照以下方式制备的样品进行测量，即，将溶液置于石英池中，通过蒸发获得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光谱是通过从石英和溶液的吸收光谱减去石英和甲苯的吸收光谱获得，薄膜的吸收光谱是通过从石英基板和薄膜的吸收光谱减去石英基板的吸收光谱获得。在图39A和39B以及图40A和40B中，横轴表示波长(纳米)，纵轴表示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况，在约365nm,385nm和406nm观察到吸收，发射波长为423nm和447nm(激发波长：385nm)。在薄膜情况，在约288nm,371nm,391nm和414nm观察到吸收，发射波长为439nm和459nm(激发波长：413nm)。
测量2mDBFPPA-III薄膜的HOMO能级和LUMO能级。将在该气氛中用光电子分光光度计(AC-2,由Riken Keiki有限公司制造)测得的电离电势值转化为负值获得HOMO能级值。按照以下方式获得LUMO能级值，假设直接跃迁，使用2mDBFPPA-III薄膜的吸收光谱上的数据，由Tauc曲线获得吸收边缘，该曲线示于以下图11A中，该能级值被看做是光学能隙并加到HOMO能级值上。结果，发现2mDBFPPA-III的HOMO能级和LUMO的能级分别为-5.77eV和-2.92eV。
测量2mDBFPPA-III的氧化特性和还原特性。在测量氧化特性和还原特性中，采用循环伏安法(CV)，并使用电化学分析仪(ALS型号600A，由BAS公司制造)。
对用于CV测量的溶液，使用脱水的N,N-二甲基甲酰胺(DMF,西格玛-奥尔德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)产品，99.8％，目录编号22705-6)作为溶剂，高氯酸四正丁基铵(n-Bu4NClO4,东京化学工业公司，目录编号T0836)是负载电解质(supporting electrolyte)，溶解于溶剂使高氯酸四正丁基铵的浓度为100毫摩尔/升。此外，将需测量的目标物溶解于该溶剂中，使其浓度为1毫摩尔/升。使用一种铂电极(由BAS公司制造，PTE铂电极)作为工作电极，使用一种铂电极(由BAS公司制造，VC-3的Pt反电极，5cm))作为辅助电极，Ag/Ag+电极(由BAS公司制造，RE-5参比电极，用于非水性溶剂)作为参比电极。应注意，室温下进行测量。此外，在所有测量中，CV测量中的扫描速度设定为0.1V/s
通过100次测量循环测试2mDBFPPA-III的还原特性，在每个测量循环中，从-1.59V至-2.25V，然后从-2.25V至-1.59V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。类似地，通过100次测量循环测试2mDBFPPA-III的氧化特性，在每个测量循环中，从0.25V至1.00V，然后从1.00V至0.25V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。
根据测量结果，观察到在约0.88V(相对于Ag/Ag+)对应于氧化的峰值电流和在约-2.16V(相对于Ag/Ag+)对应于还原的峰值电流。图41是显示这些结果的图。
即使在100个循环之后，2mDBFPPA-III显示在CV曲线中对应于氧化和还原的峰位置没有明显变化，峰值强度在氧化侧保持为初始强度的81％，在还原侧保持为初始强度的87％。因此，可以认为当22mDBFPPA-III进行从中性态至氧化态的氧化和从氧化态至中性态的还原的循环和从中性态至还原态的还原和从还原态至中性态的氧化的循环时，2mDBFPPA-III是相对稳定的。
[实施例8]
在本实施例中，参见图37A描述本发明一个实施方式的发光元件。在本实施例中使用的材料的化学式如下。
下面描述本实施例的发光元件5的制造方法
(发光元件5)
首先，通过溅射法在玻璃基板1100上沉积ITSO，形成第一电极1101。电极厚度为110nm，电极面积为2毫米×2毫米。在此，第一电极1101是用作为发光元件的阳极的电极。
然后，作为对在基板1100上形成发光元件的预处理步骤，用水洗涤基板表面，在200℃烘焙1小时，并进行370秒UV臭氧处理。
之后，将基板1100转移到真空蒸发设备中，该设备中的压力已降低至约10-4Pa，在真空蒸发设备的加热室中，基板于170℃真空烘焙30分钟，然后在约30分钟内将基板1100冷却。
然后，将基板1100固定在真空蒸镀设备的基板夹具中，使基板1100形成第一电极1101的表面向下。然后降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。之后，采用蒸发法，使用电阻加热，在第一电极1101上共沉积9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写：PCzPA)和氧化钼(VI)，形成空穴注入层1111。9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑是具有高空穴传输性质的物质，氧化钼(VI)是受体物质。该空穴注入层1111的厚度为50nm，控制PCzPA与氧化钼(VI)的重量比值为4:2(=PCzPA：氧化钼(VI))。应注意，共蒸发法是一种蒸镀方法，该方法中，在一个处理室中同时由多个蒸发源进行蒸镀。
然后，在空穴注入层1111上沉积10nm厚度的PCzPA，形成空穴传输层1112。
此外，在空穴传输层上通过共沉积在实施例7中合成的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA-III)和N,N′-二[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-N,N′-二苯基-芘-1,6-二胺(缩写：1,6FLPAPrn)，形成发光层1113。调节2mDBFPPA-III与1,6FLPAPrn的重量比为1:0.05(＝2mDBFPPA-III:1,6FLPAPrn)。发光层1113厚度设定为30nm。
然后，在发光层1113上沉积10nm厚度Alq层，在Alq层上沉积15nm厚的BPhen层，因此形成包含Alq和BPhen的电子传输层1114。
然后，通过蒸发，在电子传输层1114上沉积1nm厚度的LiF，因此形成电子注入层1115。
最后，通过蒸发方法，形成200nm厚度的铝膜，形成第二电极1103，该电极功能是阴极。因此，制造本实施例的发光元件5。
应注意，在上面的蒸发过程中，采用电阻加热方法进行蒸发。
表9显示按照上面所述形成的发光元件5的元件结构。
[表9]
将发光元件5密封在包含氮气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后测量发光元件5的工作特征。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图42显示发光元件5的亮度-电流密度特性。在图42中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示电流效率(cd/A)。图43显示电压与亮度特性。在图43中，横轴表示施加的电压(V)，纵轴表示亮度(cd/m2)。图44显示亮度与外量子效率的特性。在图44中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示外量子效率(％)。图45显示在1mA电流下的发射光谱。在图45中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示强度(任意单位)。此外，表10显示各发光元件在约780cd/m2亮度下的电压(V)、电流密度(mA/cm2)、CIE色坐标(x,y)、电流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
表10
由图45和表10的CIE色度坐标可知，形成显示蓝光发射的发光元件5。图42,图43,图44和表10揭示发光元件5具有优良的色度，高电流效率和高外量子效率。
如上所述，使用在实施例7中制备的2mDBFPPA-III作为发光层的主体材料，因此该发光元件能达到优良色度和高发射效率。
然后，对发光元件5进行可靠性测试。可靠性测试的结果示于图46中。在图46中，纵轴表示以相对初始亮度为100％条件下的归一化亮度(％)，横轴表示元件的驱动时间(小时)。在可靠性测试中，本实施例的发光元件5在以下条件下驱动，电流密度保持恒定，初始亮度为1000cd/m2。图46显示发光元件5在驱动1300小时后保持81％初始亮度。因此，发光元件5显示高可靠性。此外，可靠性测试的结果表明应用了本发明一个实施方式的发光元件能有效实现长寿命的发光元件。
[实施例9]
<<合成例4>>
本实施例示出合成在实施方式1中所述的结构式(158)表示的2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA)的方法。
Figure GDA0000464399460000892
<步骤1:合成二苯并呋喃-2-硼酸>
在(F-1)中示出步骤1的合成方案。
Figure GDA0000464399460000901
在一个300毫升三颈烧瓶中加入3.6克(14毫摩尔)3-溴二苯并呋喃。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入70毫升四氢呋喃(THF)，将溶液冷却至-80℃。然后，用注射器向该溶液中滴加10毫升(16毫摩尔)正丁基锂(1.6摩尔/升己烷溶液)。之后，在同样温度下搅拌该溶液2小时。然后，在该溶液中加入3.4毫升(30毫摩尔)硼酸三甲酯，在使混合物温度回升至室温的同时搅拌该混合物4小时。之后，在该溶液中加入约30毫升稀盐酸(1.0摩尔/升)，然后搅拌1小时。然后，用乙酸乙酯萃取该混合物的水层，将乙酸乙酯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得一固体。用己烷洗涤该固体，获得0.70克白色粉状物，产率27％，是需制备的物质。
<步骤2:合成2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA)>
在(F-2)中示出步骤2的合成方案。
Figure GDA0000464399460000902
在一个50毫升三颈烧瓶中加入1.2克(2.4毫摩尔)2-(3-溴苯基)-9,10-二苯基蒽、0.52克(2.4毫摩尔)二苯并呋喃-2-硼酸和0.18克(0.60毫摩尔)三(邻甲苯基)膦。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入10毫升甲苯、3.0毫升乙醇和3.0毫升2.0摩尔/升碳酸钠水溶液。在降低压力的同时搅拌该混合物以进行脱气。向混合物中加入27毫克(0.12毫摩尔)乙酸钯(II)，于80℃搅拌混合物3小时。然后，用甲苯萃取所获混合物的水层，将甲苯溶液和有机层合并，用饱和盐水洗涤。用硫酸镁干燥有机层。然后，该混合物进行重力过滤。将产生的滤液浓缩获得一油状物，所获油状物通过硅胶柱层析进行纯化，获得黄色油状物。使用5:1的己烷和甲苯的混合溶剂作为冲洗溶剂进行层析纯化，因此获得一油状物。该油状物用甲苯和己烷的混合溶剂重结晶，获得0.40克黄色粉状物，产率为29％，是需制备的物质。
通过多级升华(train sublimation)方法，对0.40克获得的黄色粉末固体进行纯化。在纯化中，在2.6Pa压力和氩气流速为5.0毫升/分钟条件下于270℃加热该黄色粉末固体。纯化之后，获得0.35克黄色固体，产率为87％，是需制备的物质。
核磁共振(NMR)确定该化合物为2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA),是需制备的物质。
所获化合物的1H NMR数据：1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=7.32-7.38(m,3H),7.43-7.74(m,20H),7.81-7.83(m,2H),7.98-8.01(m,2H),8.13(sd,J1=1.8Hz,1H)。
图47A和47B显示1H NMR谱图。应注意图47B是图47A在7.2-8.2ppm范围的放大图。
对获得的2mDBFPPA进行热重-差热分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差热天平(由Bruker AXS K.K.制造，TG/DTA2410SA)用于该测量。在氮气流(流速为200毫升/分钟)和常压条件下，以10℃/分钟升温速率进行该测量。重量和温度之间的关系(热重)显示5％的重量损失时的温度(5%重量损失温度)为415℃，是高耐热性的标志。
此外，图48A显示2mDBFPPA甲苯溶液的吸收光谱，图48B显示其发射光谱。图49A显示2mDBFPPA薄膜的吸收光谱，图49B显示其发射光谱。使用紫外光-可见光分光光度计(V-550,由JASCO公司制造)测量吸收光谱。对按照以下方式制备的样品进行测量，即，将溶液置于石英池中，通过蒸发获得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光谱是通过从石英和溶液的吸收光谱减去石英和甲苯的吸收光谱获得，薄膜的吸收光谱是通过从石英基板和薄膜的吸收光谱减去石英基板的吸收光谱获得。在图48A和48B以及图49A和49B中，横轴表示波长(纳米)，纵轴表示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况，在约291nm,366nm,384nm和406nm观察到吸收，发射波长为423nm和446nm(激发波长：385nm)。在薄膜情况，在约246nm,293nm，371nm和413nm观察到吸收，发射波长为437nm和459nm(激发波长：413nm)。
测量2mDBFPPA薄膜的HOMO能级和LUMO能级。将在该气氛中用光电子分光光度计(AC-2,由Riken Keiki有限公司制造)测得的电离电势值转化为负值获得HOMO能级值。按照以下方式获得LUMO能级值，假设直接跃迁，使用2mDBFPPA薄膜的吸收光谱上的数据，由Tauc曲线获得吸收边缘，该曲线示于以下图49A中，该能级值被看做是光学能隙并加到HOMO能级值上。结果，发现2mDBFPPA的HOMO能级和LUMO的能级分别为-5.71eV和-2.85eV。
测量2mDBFPPA的氧化特性和还原特性。在测量氧化特性和还原特性中，采用循环伏安法(CV)，并使用电化学分析仪(ALS型号600A，由BAS公司制造)。
对用于CV测量的溶液，使用脱水的N,N-二甲基甲酰胺(DMF,西格玛-奥尔德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)产品，99.8％，目录编号22705-6)作为溶剂，高氯酸四正丁基铵(n-Bu4NClO4,东京化学工业公司，目录编号T0836)是负载电解质，溶解于溶剂使高氯酸四正丁基铵的浓度为100毫摩尔/升。-使用一种铂电极(由BAS公司制造，PTE铂电极)作为工作电极，使用一种铂电极(由BAS公司制造，VC-3的Pt反电极，5cm))作为辅助电极，Ag/Ag+电极(由BAS公司制造，RE-5参比电极，用于非水性溶剂)作为参比电极。应注意，室温下进行测量。此外，在所有测量中，CV测量中的扫描速度设定为0.1V/s
通过100次测量循环测试2mDBFPPA的还原特性，在每个测量循环中，从-1.56V至-2.27V，然后从-2.27V至-1.56V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。类似地，通过100次测量循环测试2mDBFPPA的氧化特性，在每个测量循环中，从0.20V至1.05V，然后从1.05V至0.20V，扫描工作电极相对于参比电极的电势。
根据测量结果，观察到在约0.95V(相对于Ag/Ag+)对应于氧化的峰值电流和在约-2.22V(相对于Ag/Ag+)对应于还原的峰值电流。图50是显示这些结果的图。
即使在100个循环之后，2mDBFPPA显示在CV曲线中对应于氧化和还原的峰位置没有明显变化，峰值强度在氧化侧保持为初始强度的73％，在还原侧保持为初始强度的89％。因此，可以认为当2mDBFPPA进行从中性态至氧化态的氧化和从氧化态至中性态的还原的循环和从中性态至还原态的还原和从还原态至中性态的氧化的循环时，2mDBFPPA是相对稳定的。
[实施例10]
在本实施例中，参见图37A描述本发明一个实施方式的发光元件。在本实施例中使用的材料的化学式如下。
Figure GDA0000464399460000931
下面描述本实施例的发光元件6的制造方法。
(发光元件6)
首先，通过溅射法在玻璃基板1100上沉积ITSO，形成第一电极1101。电极厚度为110nm，电极面积为2毫米×2毫米。在此，第一电极1101是用作为发光元件的阳极的电极。
然后，作为对在基板1100上形成发光元件的预处理步骤，用水洗涤基板表面，在200℃烘焙1小时，并进行370秒UV臭氧处理。
之后，将基板1100转移到真空蒸发设备中，该设备中的压力已降低至约10-4Pa，在真空蒸发设备的加热室中，基板于170℃真空烘焙30分钟，然后在约30分钟内将基板1100冷却。
然后，将基板1100固定在真空蒸镀设备的基板夹具中，使基板1100形成第一电极1101的表面向下。然后降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。之后，采用蒸发法，使用电阻加热，在第一电极1101上共沉积具有高空穴传输性质的PCzPA和为受体物质的氧化钼(VI)，形成空穴注入层1111。该空穴传输层1111的厚度为50nm，控制PCzPA与氧化钼(VI)的重量比值为4:2(=PCzPA：氧化钼(VI))。应注意，共蒸发法是一种蒸镀方法，该方法中，在一个处理室中同时由多个蒸发源进行蒸镀。
然后，在空穴注入层1111上沉积10nm厚度的PCzPA，形成空穴传输层1112。
此外，在空穴传输层上共蒸发在实施例9中合成的2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯并呋喃(缩写：2mDBFPPA)和1,6FLPAPrn，形成发光层1113。调节2mDBFPPA与1,6FLPAPrn的重量比为1:0.05(＝2mDBFPPA:1,6FLPAPrn)。发光层1113厚度设定为30nm。
然后，在发光层1113上沉积10nm厚度Alq层，在Alq层上沉积15nm厚的BPhen层，因此形成包含Alq和BPhen的电子传输层1114。
然后，通过蒸发，在电子传输层1114上沉积1nm厚度的LiF膜，因此形成电子注入层1115。
最后，通过蒸发方法，形成200nm厚度的铝膜，形成第二电极1103，该电极功能是阴极。因此，制造本实施例的发光元件6。
应注意，在上面的蒸发过程中，均采用电阻加热方法进行蒸发。
表11显示按照上面所述形成的发光元件6的元件结构。
[表11]
将发光元件6密封在包含氮气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后测量发光元件6的工作特征。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图51显示发光元件6的亮度-电流密度特性。在图51中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示电流效率(cd/A)。图52显示电压与亮度特性。在图52中，横轴表示施加的电压(V)，纵轴表示亮度(cd/m2)。图53显示亮度与外量子效率的特性。在图53中，横轴表示亮度(cd/m2)，纵轴表示外量子效率(％)。图54显示在1mA电流下的发射光谱。在图54中，横轴表示波长(nm)，纵轴表示强度(任意单位)。此外，表12显示各发光元件在约1200cd/m2亮度下的电压(V)、电流密度(mA/cm2)、CIE色坐标(x,y)、电流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
[表12]
Figure GDA0000464399460000951
由图45和表12的CIE色度坐标可知，形成显示蓝光发射的发光元件6。图51,图52,图53和表12揭示发光元件6具有优良的色度，高电流效率和高外量子效率。
如上所述，使用在实施例9中制备的2mDBFPPA作为发光层的主体材料，因此该发光元件能达到优良色度和高发射效率。
(比较例1)
下面，详细描述合成在实施例3和4中使用的4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺(缩写：BPAFLBi)的方法。BPAFLBi的结构如下所示。
Figure GDA0000464399460000952
[步骤1:9-(4′-溴-4-联苯基)-9-苯基芴的合成方法]
在一个500毫升三颈烧瓶中加入5.1克(22毫摩尔)2-溴联苯。用氮气置换烧瓶中的空气。然后，向混合物中加入200毫升四氢呋喃(缩写：THF)，将混合物冷却至-78℃。然后，在该混合物溶液中滴加14毫升(22毫摩尔)正丁基锂的己烷溶液，并搅拌该混合物2.5小时。之后，在混合物中加入6.7克(20毫摩尔)9-(4′-溴联苯基)-9-苯基芴，于-78℃搅拌混合物2小时，然后于室温搅拌85小时。
反应后，在该反应溶液中加入1N的盐酸，直到使该混合溶液为酸性，搅拌该混合物4小时。用水洗涤该混合物。之后，在混合物中加入硫酸镁以除去水分。对该悬浮液过滤，将滤液浓缩。产生的物质通过硅胶柱层析进行纯化(冲洗溶剂是己烷)。将所获组分浓缩，然后在其中加入甲醇。用超声波辐照该物质，然后重结晶，获得白色粉状物，是需制备的物质。
在一个200毫升回收烧瓶中加入该白色粉状物、50毫升冰乙酸和1.0毫升盐酸。加热该混合物，并在氮气氛中于135℃搅拌2.5小时使之反应。
反应之后，将该反应混合溶液过滤。将产生的滤液溶解于100毫升甲苯中，按照以下顺序用水、氢氧化钠水溶液和水洗涤该混合物。之后，在混合物中加入硫酸镁以除去水分。对该悬浮液过滤，将产生的滤液浓缩。在产生的物质中加入丙酮和甲醇。利用超声波辐照该混合物，然后重结晶获得6.3克白色粉状物，产率为67％，是需制备的物质。在下面(J-1)中示出该反应方案。
Figure GDA0000464399460000961
[步骤2:4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺(缩写：BPAFLBi)的合成方法]
在一个100毫升三颈烧瓶中加入3.8克(8.0毫摩尔)9-(4′-溴-4-联苯基)-9-苯基芴、2.0克(8.0毫摩尔)4-苯基-二苯基胺、1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠、和23毫克（0.04毫摩）二(二亚苄基丙酮)钯(0)。用氮气置换烧瓶中的空气。然后在该混合物中加入20毫升脱水二甲苯。在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在该混合物中加入0.2毫升(0.1毫摩尔)三(叔丁基)膦(10重量％己烷溶液)。在氮气氛中于110℃加热并搅拌该混合物2小时使之反应。
[0422]反应之后，在反应混合物溶液中加入200毫升甲苯，产生的悬浮液通过Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号540-00135)和Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)进行过滤。将产生的滤液浓缩。产生的物质通过硅胶柱层析进行纯化(冲洗溶剂是比值为1:4的甲苯与己烷)。将所获的滤液浓缩，在该混合物中加入丙酮和甲醇。利用超声波辐照该混合物，然后重结晶获得4.4克白色粉状物，产率为86％，是需制备的物质。上述合成方法的反应方案示于以下(J-2)。
产生的物质，9-(4′-溴-4-联苯基)-9-苯基和4-苯基-二苯基胺的Rf值分别为0.51,0.56和0.28，这些测量值是通过硅胶薄层层析(TLC)测得的(层析溶剂是比值为1:10的乙酸乙酯与己烷)。
将上面步骤2获得的化合物进行核磁共振(NMR)测定。测量数据如下所示。测量结果表明所获化合物是BPAFLBi，是芴的衍生物。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=7.04(t,J=6.6,1H),7.12-7.49(m,30H),7.55-7.58(m,2H),7.77(d,J=7.8,2H)。
(比较例2)
下面，详细描述合成在实施例5和6中使用的4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)的方法。BPAFLP的结构如下所示。
[步骤1:9-(4-溴苯基)-9-苯基芴的合成方法]
在一个100毫升三颈烧瓶中，在减压条件下加热1.2克(50毫摩尔)镁并搅拌30分钟使其活化。将烧瓶冷却至室温后，使其减压，在氮气氛下，加入几滴二溴甲烷，确定形成泡沫体并产生热量。将12克(50毫摩尔)溶解于10毫升二乙醚中的2-溴联苯滴加到该混合物中，在回流条件下搅拌和加热混合物2.5小时。因此，制备格氏试剂。
在一个500毫升三颈烧瓶中放入10克(40毫摩尔)4-溴苯甲酮和100毫升二乙醚。将按照上述制备的格氏试剂缓慢滴加到该混合物中，在回流条件下加热和搅拌9小时。
反应之后，将混合物过滤获得残余物。将该残余物溶解于150毫升乙酸乙酯中，在该混合物中加入1N-盐酸，搅拌2小时直到成为酸性。该液体的有机层用水洗涤。然后，在其中加入硫酸镁，以除去水分。将该悬浮液过滤，将产生的滤液浓缩获得糖果状的物质。
在一个500毫升回收烧瓶中加入该糖果状物质、50毫升冰乙酸和1.0毫升盐酸。在氮气氛中于130℃加热和搅拌该混合物1.5小时使之反应。
反应之后，将反应混合物过滤获得残余物。按照以下顺序用水、氢氧化钠水溶液、水和甲醇洗涤该残余物。然后，将该混合物干燥，获得11克白色粉状物，产率为69％，是需制备的物质。上述合成方法的反应方案示于以下(J-3)。
Figure GDA0000464399460000991
[步骤2:4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)的合成方法]
在一个100毫升三颈烧瓶中加入3.2克(8.0毫摩尔)9-(4-溴苯基)-9-苯基芴、2.0克(8.0毫摩尔)4-苯基-二苯基胺、1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠和23毫克(0.04毫摩尔)(二亚苄基丙酮)钯(0)。用氮气置换烧瓶中的空气。然后在该混合物中加入20毫升脱水二甲苯。在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在该混合物中加入0.2毫升(0.1毫摩尔)三(叔丁基)膦(10重量％己烷溶液)。在氮气氛中于110℃加热并搅拌该混合物2小时使之反应。
反应之后，在反应混合物溶液中加入200毫升甲苯，产生的悬浮液通过Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号540-00135)和Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)进行过滤。将滤液浓缩，产生的物质通过硅胶柱层析进行纯化(冲洗溶剂是比值为1:4的甲苯与己烷)。将所获的滤液浓缩，在该混合物中加入丙酮和甲醇。利用超声波辐照该混合物，然后重结晶获得4.1克白色粉状物，产率为92％，是需制备的物质。上述合成方法的反应方案示于以下(J-4)。
Figure GDA0000464399460000992
产生的物质，9-(4-溴-苯基)-9-苯基芴和4-苯基-二苯基胺的Rf值分别为0.51,0.41和0.27，这些测量值是通过硅胶薄层层析(TLC)测得的(层析溶剂是比值为1:10的乙酸乙酯与己烷)。
将上面步骤2获得的化合物进行核磁共振(NMR)测定。测量数据如下所示。测量结果表明所获化合物是BPAFLP，是芴的衍生物。
1H NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=6.63-7.02(m,3H),7.06-7.11(m,6H),7.19-7.45(m,18H),7.53-7.55(m,2H),7.75(d,J=6.9,2H)。
(比较例3)
在本实施例中，制备在实施例8和10中使用的N,N′-二[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-NN′-二苯基-芘-16-二胺(缩写：16FLPAPrn)。
Figure GDA0000464399460001001
[步骤1:4-(9-苯基-9H-芴-9-基)二苯基胺(缩写：FLPA)的合成方法]
在一个200毫升的三颈烧瓶中加入5.8克(14.6毫摩尔)9-(4-溴苯基)-9-苯基芴、1.7毫升(18.6毫摩尔)苯胺和4.2克(44.0毫摩尔)叔丁醇钠。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入147.0毫升甲苯和0.4毫升10重量％三(叔丁基)膦的己烷溶液。该混合物的温度设定为60℃，在该混合物中加入66.1毫克(0.1毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)，然后搅拌3.5小时。搅拌之后，通过Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司)生产、Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)和氧化铝对该混合物进行抽滤。将滤液浓缩，产生的物质通过硅胶柱层析进行纯化(冲洗溶剂是比值为2:1的己烷与甲苯)。将获得的馏分浓缩，获得6.0克白色固体，产率为99％，是需制备的物质。在(E1-2)中示出步骤1的合成方案。
Figure GDA0000464399460001011
[步骤2:4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-芴-9-基)三苯基胺(缩写：FLPAPA)的合成方法]
在一个50毫升的三颈烧瓶中加入0.4克(1.2毫摩尔)1,6-二溴芘、1.0克(2.4毫摩尔)4-(9-苯基-9H-芴-9-基)二苯基胺(缩写：FLPA)和0.3克(3.6毫摩尔)叔丁醇钠。用氮气置换烧瓶中的空气。向该混合物中加入11.5毫升甲苯和0.2毫升10重量％三(叔丁基)膦的己烷溶液。该混合物的温度设定为70℃，在该混合物中加入31.1毫克(0.05毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)，然后搅拌4.0小时。搅拌之后，通过Florisil,Celite和氧化铝对混合物进行抽滤。将产生的滤液浓缩获得一固体，将该固体通过硅胶柱层析进行纯化(层析溶剂是氯仿)。将获得的馏分浓缩获得黄色固体。所获固体用甲苯和己烷的混合溶剂进行洗涤，然后，对混合物进行抽滤，获得黄色固体。所获黄色固体用氯仿和己烷的混合溶剂进行洗涤，因此获得0.8克淡黄色固体，产率为68％，是需制备的物质。
通过多级升华(train sublimation)方法，对0.8克获得的黄色固体进行纯化。在2.7Pa压力和5毫升/分钟氮气流速条件下，于360℃进行升华纯化。纯化之后，获得0.4克需制备的物质，产率为56％。上述步骤的反应方案示于以下(E2)。
Figure GDA0000464399460001021
核磁共振(NMR)方法和质谱鉴定该化合物为N,N′-二[4-(9-苯基-9H-芴-9-基)苯基]-N,N′-二苯基-芘-1,6-二胺(缩写：1,6FLPAPrn)，是需制备的物质。
所获化合物的1H NMR数据：1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=6.88-6.91(m,6H),7.00-7.03(m,8H),7.13-7.40(m,26H),7.73-7.80(m,6H),7.87(d,J=9.0Hz,2H),8.06-8.09(m,4H)。
此申请基于2009年11月13日向日本专利局提交的日本专利申请序列号2009-260240，其整个内容通过引用结合于此。

Claims (6)

1.一种具有由通式(G1)表示的结构的化合物，
Figure FDA0000460883130000011
其中：
Ar1和Ar2分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）表示：
R1至R7分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）和（2-1）至（2-9）表示：
R8至R11分别独立地表示氢，
A表示由通式(S1)或通式(S2)表示的取代基，
X表示氧或硫，
并且，R12至R18分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）和（2-1）至（2-9）表示：
Figure FDA0000460883130000041
2.一种具有由通式(G2-1)表示的结构的化合物，
Figure FDA0000460883130000042
其中：
Ar1和Ar2分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）表示：
Figure FDA0000460883130000051
X表示氧或硫，
并且，R1至R7和R12至R18分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）和（2-1）至（2-9）表示：
R8至R11分别独立地表示氢。
3.一种具有由通式(G3)表示的结构的化合物，
其中：
Ar1和Ar2分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）表示：
Figure FDA0000460883130000071
X表示氧或硫，
并且，R1至R7和R12至R18分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）和（2-1）至（2-9）表示：
Figure FDA0000460883130000081
4.一种具有由通式(G4)表示的结构的化合物，
Figure FDA0000460883130000082
其中：
Ar1和Ar2分别独立地由结构式（1-1）至（1-16）表示：
并且，X表示氧或硫。
5.一种由结构式(100)表示的化合物，
6.一种由结构式(300)表示的化合物，
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